汽车车身密封及防腐设计介绍

汽车车身密封及防腐设计介绍
车身防腐性能是决定车身使用寿命的重要指标。

由于车身在行驶中经常受到高速石子的撞击，还经历潮湿和酸碱环境，要使整车满足设计任务书的要求，必须要分析车身各个部件在使用中的腐蚀风险，从结构设计和材料选择开始，确保防腐材料在整车（白车身）零部件上的可实施性。

一．PSA的防腐目标
●保证零件16年的安全运行（售后15年＋1年商品化前的整车库存）
判断的标准：60个CAV循环
●保证13年无穿孔（售后12年＋1年商品化前的整车库存）,按照国标QC/T 484—1999，
车身耐腐蚀性要求是8无穿孔年。

判断的标准：60个CAV循环
●客户可见的零件6年无红锈腐蚀现象（售后5年＋1年商品化前的整车库存）
判断的标准：30个CAV循环
二．车身防腐区域划分
2.1、通常将车身分为4个级别
－0级：没有要求区域
－1级：腐蚀较弱区域
－2级：一般要求区域
－3级：强腐蚀要求区域
2.2、对于外观腐蚀风险划分为3个等级
－A级：弱风险区
－B级：一般风险区
－C级：强风险区
2.3、车身腐蚀等级图示
部件说明要求等级
涂层
镀锌层电泳层抗石击
Ⅰ－地板部件
1－前地板总成：K2B
－地板：
－横梁：－外（前，前闭板）
－侧围内部
－通道/横梁加强板：侧围外部
侧围内部－通道：3
3
3
3
10/10
10/10
0/0
10/10
0/0
10/10
15
15/R
8/R
15/R
8/R
15
O
O
N
O
N
O/N
2－后地板总成：K2C
－地板：
－横梁：－侧围内部
－侧围外部－纵梁：
－加强板：－外部
－侧围内部3
1
3
3
3
10/10
0/0
10/10
10/10
10/10
0/0
15
8
15
15/R
15
8
N
N
N
O
N
N
Ⅱ－风窗挡板：K3A
－挡板： 3 10/10 10 N
O：有抗石击要求N：无抗石击要求
三．防腐密封定义
3.1、通用涂层定义：
防腐原理：以牺牲性材料保护钢板。

试验证明：10um/10um的双面镀锌钢板暴露在大气中，5年才出现红锈，而0.7的裸板暴露在大气中是3年穿孔。

根据镀锌工艺，镀锌分为热镀锌（G）和电镀锌（EZ），电镀锌成本高于热镀锌，通常G10/10的防腐效果等同于EZ7.5/7.5。

按照防腐等级划分，各个部件的镀锌层厚度见$2.4。

●磷化层
防腐原理：在金属表面形成一层1.8-2.5um的复合磷酸盐保护层，这层镀层是粘附在被碱腐蚀腐蚀出轻微刻痕的锌层表面，其耐大气腐蚀能力非常强，而且为电泳漆提供很好的底层。

●电泳层
防腐原理：利用环氧树脂在金属表面形成一层8－25um厚度的封闭膜，将金属同大气和各种介质隔离。

DPCA目前使用的是PPG第五代阴极电泳漆，其泳透性可以达到30cm，可以提高空腔内部的漆膜厚度，可以减少长空腔的工艺孔。

按照防腐等级划分，各个部件的电泳层厚度见$2.4。

●中涂层
防腐原理：主要成分是氨基树脂，成膜后有一定的弹性，在电泳漆表面形成30－40um 的涂层，当石子击打到车身上可以有一定的缓冲作用，避免电泳漆膜被击穿。

●色漆和清漆主要是装饰作用，没有防腐功能。

3.2、石击区定义
由于汽车在高速行驶状态下，石子经常撞击到车身，经常被石子撞击的部位定义为
石击区。

车身外表面石击区一般是在前翼子板前部，机罩和顶篷的前部，具体的区域大小根据路试结果来定义。

外表面石击区涂层定义：电泳层厚度≥25um （B155050 NE5）
中涂层厚度≥40um （非石击区≥30）
车身底部石击区涂层定义（湿膜厚度）：弱侵蚀区≥500um
一般侵蚀区≥500um
强侵蚀区≥800um
见下图T53石击区定义：
3.3、车身密封胶定义
对于3级防腐要求区域，钢板搭接缝都要涂密封胶，对钢板尖角进行封闭处理。

涂胶方式
涂胶的一般规则：1、减震胶厚度不大于5mm。

2、密封胶厚度不大于3mm。

一般钢机罩的水平前端，背门和车门水平搭接缝都要涂胶（这些胶条的主要功能是防腐）。

3.4、焊接连接区域的防腐保护
通常在一些焊接区域，由于焊接时高温破坏镀锌层，影响零件的防腐性能：
●激光焊，影响镀锌层宽度是1mm。

●MAG,NIG焊，影响镀锌层宽度是6mm。

对于这些区域防腐措施：
1、确保电泳层最小厚度10um。

2、在这些区域涂密封胶，将其封闭。

四．通用部件的防腐设计原则
4.1、为满足防腐功能的设计
●车身前部
涉及部件：前集风口
风险：在钢板连接处积水
有风险的设计：
设计建议：
●车身前部
涉及部件：前仓零件
风险：胶条数量太多，防腐功能胶条同密封胶条混淆不清。

有风险的设计：
设计建议：
1、尽量减少前仓独立零件的数量。

2、区分密封功能和防腐功能的胶条，保留密封功能的胶条，通过多用双面镀锌钢板解
决防腐蚀问题。

目前，T53前仓就没有这些胶条。

●纵梁
涉及部件：内纵梁
风险：内腔缺少电泳漆
设计建议：
1、在侧围上开5个20×45mm的孔
2、在内纵梁上开4个D35mm的孔
3、在前/后轮罩加强板上各开1个D35mm的孔。

4、在隔板上开D35mm的孔（最小25mm）
●车门
涉及部件：车门里板
风险：电泳液在车门内部排泄不畅，出现堆积。

设计建议：
1、在车门后下部安排排液孔。

2、排液孔的宽度最小20mm，建议30mm。

●机罩
涉及部件：机罩里板
风险：内外板间产生密闭的空腔，形成屏蔽，导致机罩前部缺少电泳。

有风险的设计：
设计建议：
1、在机罩前部内外板的间隙最小要10mm，下面的内外板之间的两种连接方式都
是允许的。

●三箱车背门
涉及部件：背门里板
风险：在背门上部尖角存在起泡，没有电泳漆。

建议设计：在背门里板的左右上角设计通道。

●地板
涉及部件：前后地板，以及相关的加强板，纵梁等
不好的设计：
设计建议：
为确保防腐要求，以下零件的设计必须遵循下列原则。

－有接缝的单一纵梁
－内外纵梁连接板，纵梁通道连接板
－带加厚的发动机托架固定加强板的通道纵梁连接板
－下挡板同前地板固定点之间的纵梁封板
－内纵梁横梁
这些部件必须遵循以下防腐保护要求：
－镀锌层是G10/10
－最小电泳厚度10um
－没有MAG焊
－确保排水，排水孔要设计在纵梁根部。

4.2、为满足抗石击功能的设计
在底部需要喷涂抗石击涂料部位，设计时要考虑工艺的可实施行，避免出现不能喷涂到的区域。

有风险的设计：
建议设计：
喷枪嘴到工件的最小距离是250mm，工件同喷枪的喷涂角度是60°－120°，见下图。

另外对于双层钢板搭接之间也要考虑喷涂角度，例如车身底部内外纵梁搭接板，角度要控制在45°到60°之间，见下图：
五．为满足防腐密封要求的部分材料以及零件特性
5.1目前DPCA应用的密封胶以及结构胶
5.2 车身密封类零件
5.2.1 堵盖
由于车身有系列的工艺孔，装配过孔。

需要在油漆封堵的孔主要是电泳排液工艺孔和焊装工艺孔，一般这些孔封堵后不再使用。

封闭这些孔的功能要求是密封隔音性能好，并且封闭部位有较高的强度要求。

由于油漆的特殊工艺要求，堵塞的材料要能够耐高温，一般要求是160℃1h，常用材料：
1、耐高温的TPE，常用的有DUPONT hytrel 4069 VTPE或者AES的TPE santoprene系列。

2、热熔带胶堵塞，堵塞材料PA66或>PA6+PP<,在堵塞的周围有热熔胶。

在油漆烘干炉热熔胶熔化，将堵塞和钢板粘接在一起。

设计中，油漆车间尽量不要使用橡胶类堵塞，橡胶类产品耐高温和耐溶剂性能不行，且容易对车身造成污染，导致油漆缺陷。

从成本和通用性考虑，在设计电泳排液孔和焊装工艺孔时要尽量统一这些孔的直径，目前T53，B53上这些孔基本上都统一为D35和D30两种规格。

另外由于工艺和材料发展，主体材料为PA66或>PA6+PP<的热熔堵塞其成本优于耐高温的TPE堵塞，建议以后车型尽量采用这种堵塞。

在快速开发堵孔方面，TESA胶带有一定的优势，可用于封堵车身底部PVC下的孔，这种产品的缺陷是隔音性能较差。

需要在总装封堵的孔，主要是：车身内部孔、装配的过孔、为产品升级的预留孔。

封堵这些孔主要材料有：PVC胶片、PE泡沫、PU胶片、PUR泡沫，TPE热塑性聚酯弹性体，橡胶以及丁基橡胶＋铝箔。

堵塞的形式和材料需要根据耐高温，耐老化，抗UV，耐油，耐溶剂等使用环境，以及装饰要求来确定。

PVC材料一般用于防水、防尘，PU材料用于防水、防尘以及零件接触易磨损部位的防磨损。

PE材料用于车身内部防尘，PUR材料用于内部防尘、吸音。

橡胶类材料用于封堵内外连通孔，其隔音和防水性能较好，但使用环境是非高温下，无溶剂和油接触。

TPE材料也是用用于封堵内外连通孔，使用环境是高温，能接触溶剂和油。

丁基橡胶＋铝箔类材料主要用于车身底部，一些表面复杂，并有一定减震要求的部位，其隔音和减震性能较好。

铝箔＋玻璃纤维一般用于有隔热要求的部位。

5.2.1 膨胀片
膨胀片是一种预成形密封产品，经过电泳烘干炉后能够密封车体结构中的空腔，阻断声音在空腔内的传播，降低车内噪音。

原理：以塑料为支架，在支架的周边放置膨胀体，膨胀体在电泳烘干炉烘烤后完全膨胀，同周边的钢板粘接在一起形成隔断；功能标准：B748310。

膨胀片设计原则：1、卡脚固定牢靠，不会由于前处理和电泳槽的冲洗造成位置偏移或脱落。

2、确保各种槽液顺利通过，不再空腔内形成积流，一般要求膨胀体同钢板的间隙是2-3mm，特殊情况下还需要在支架上设计缺口，再在缺口周围设计膨胀体，以方便各种液体通过，并且烘烤后又能够封闭这些缺口。

膨胀片主要材料：支架PA66或钢板支架，膨胀体：EVA＋发泡剂＋控制发泡温度的锌盐一般安装在车身的部位：前立柱上部和中部，中立柱上部和下部，后立柱的中部和下部，目前趋势是膨胀片在车身上使用数量越来越多。

六．车身防腐密封总结以及发展趋势
由于车身防腐和密封是个综合解决方案，其涉及边界条件非常多，车身的结构设计必须要同现有的工艺相结合，并且要经过CAV试验验证，才能确保整车满足防腐密封技术任务书要求。

同时，PSA的一些基本设计原理都是在现有工艺条件下，在CAV试验中得到了验证，可以参考借鉴。

由于材料科学发展，电泳漆的泳透力提高，锌膜材料以及PVC成形材料PU等材料的价性比越来越高，我们可以采用更多更灵活的方法保证整车的防腐性能。

从目前车型演变情况看，因为美观以及人工成本增加，喷涂和挤涂密封胶以及抗石击涂料在车身上应用正在被PVC板和PU膜等替代。

备注：
1、THW泳透力：此样板实际上是用两块（10×46mm）对面放置间距为9.5mm的磷化板经泳涂而成。

间距是通过在板的每侧放置有槽橡胶支撑板来实现的，只有样板因需让涂料经过及通电而不密闭。

在28.3℃、275V、升压时间极短的条件下泳涂120s。

样板的外部能够泳涂上电泳漆，测量并记录钢板内侧泳涂上漆的高度。

参考文件：
1、PSA DMOV_MXP00_0012
2、PSA B155050
3、CAV T53 N3A16 A 60 CYCLES APRES DEBOUTONNAGE
4、PSA B748310 IND：B
5、PSA DMOV_MXP00_0528
6、PSA B141440
7、PSA B142600。