汽车金属部件防腐原理与措施

汽车金属部件防腐原理与措施

田永，方瑛，廖兵

（广汽菲亚特汽车有限公司产品技术部，湖南长沙410100）

摘要：汽车金属部件的腐蚀是不可避免的，必须进行有效的防护。本文从金属部件腐蚀的原理入手，针对斑状腐蚀、局部腐蚀、缝隙腐蚀、受载下的腐蚀四种常见的腐蚀类型，深入分析了腐蚀的原因，然后提出了汽车金属部件防腐蚀的策略，最后系统研究了各种防腐蚀的措施，包括优化防腐设计并改善腐蚀环境、材料替换、改善涂覆和增强电化学防护等方面。通过这些分析和研究，以期达到改善现有车辆金属部件的防腐措施、提高金属部件的防腐性能的目的。

关键词：汽车防腐；腐蚀原理；防腐措施

中图分类号：U465 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2014)09-97-04

Anti-Corrosion Theory and Solution of Auto Metal Components

Tian Yong, Fang Ying, Liao Bing

( PE Dep. GAC FIAT Automotives Co., Ltd., Hunan Changsha 410100 )

Abstract：Corrosion on auto metal components is ineluctable, we must to protect them to avoid this destroy. In this paper, first, we studied the corrosion theory of metal, given the reasons for spot corrosion, segmental corrosion, aperture corrosion and load corrosion. Then, we introduced the anti-corrosion methods. At last, we analyzed corrosion protective solution from design, material and painting side. After that, in order to improve the corrosion protective methods and the anti-corrosion property of auto metal components.

Keywords: Auto anti-corrosion；Corrosion theory；Anti-corrosion solution

CLC NO.: U465 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)09-97-04

前言

汽车金属零部件在汽车零部件中所占的比例很大，它们长期暴露在大气环境中，与大气中的氧气、水份和污染物等腐蚀成分接触时间长，金属材料表面易产生腐蚀，即氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层与内部金属发生电化学反应的过程。[1]腐蚀不仅直接影响到汽车金属部件的使用寿命和使用安全, 还会导致环境污染和交通事故, 给社会和经济发展造成损失，但腐蚀破坏是一个缓慢的过程，往往需要几年甚至更长的时间，[2]所以，在设计开发与生产制造中对金属部件进行防腐处理就显得十分必要。1、腐蚀原理

汽车零部件常见的腐蚀类型主要有斑状腐蚀、局部腐蚀、缝隙腐蚀、受载下的腐蚀等四种[3]。

图1 排气管斑状腐蚀

作者简介：田永，就职于广汽菲亚特汽车有限公司产品技术部。

田永等：汽车金属部件防腐原理与措施98 2014年第9期

斑状腐蚀是汽车金属部件常见的一种腐蚀，表现为面漆或涂层鼓泡和脱落、露出基体金属、出现均匀腐蚀或蚀坑。斑状腐蚀原因是多方面的，有的是因为基体金属阴极反应导致气体鼓泡剥离；有的是因为基体金属的阳极溶解导致涂层脱落；有的是因为沙石飞溅使漆层分离；有时候是多种因素同时存在造成腐蚀。所以这种腐蚀多发生在车身和底盘部位。如图1所示，是汽车排气管的斑状腐蚀图片。

局部腐蚀则包括点腐蚀、双金属腐蚀、晶间腐蚀等。点腐蚀常发生在不锈钢、铝及铝合金、锌合金构件、镀锡、镀铜、镀铬镍零件表面。双金属腐蚀是发生在电位不同的异金属连接件中电位较低的金属，如与钢件连接的锌、铝及其镀层，由于电位差作用易发生腐蚀。晶间腐蚀是不锈钢、铝合金等汽车零件常发生的腐蚀。引起晶间腐蚀的原因是在制造中由于加热、焊接，从而引发晶粒与边界化学成分的变化。

缝隙腐蚀是由于缝隙内外氧含量、离子浓度等条件不同而导致的，如图2所示。在铆接、焊接及螺栓连接的位置都极易发生此类腐蚀, 而含Cl-的环境更会加快缝隙腐蚀的速度, 对缝隙腐蚀比较敏感的宽度是0.025~0.1mm[4]。

图2 缝隙腐蚀的原理

汽车中的一些承载构件，在潮湿腐蚀环境下，若受静载则易发生应力腐蚀破裂；若受周期动载则易发生疲劳腐蚀；若受微小周期振动则发生微动腐蚀。汽车构件受载下腐蚀的危险在于构件承受远低于材料的屈服极限的载荷下发生零件断裂。该种腐蚀的隐密性、突发性是汽车安全行驶的隐患。如图3所示，是车门下横梁的腐蚀情况。

图3 受载腐蚀

2、腐蚀原因

引起车辆腐蚀的原因很多，主要可分为使用环境导致腐蚀和自身结构导致腐蚀两大类。

汽车的使用环境复杂多变，主要包括湿气、酸碱度、温度等。在相对湿度高的地区（如沿海地区），腐蚀将加速；空气及雨雪中的酸碱物质也会加速车体的腐蚀；温度的升高，处于通风不良处的零件会加速腐蚀；汽车内部产生的腐蚀环境，如发动机产生的高温和含硫、氯离子等的燃烧废气，蓄电池产生的酸雾、漏液等会加速腐蚀；工作中振动、冲击、摩擦、碰撞等引起的局部破损等引起腐蚀。

汽车自身结构设计不合理，也会导致腐蚀。在车身下部积存的泥沙、污垢和水分会加速腐蚀；含有湿气的污垢或碎屑物积留在车身或其他部位。

3、腐蚀防护原理

国内汽车的腐蚀防护技术的应用和工艺水平与国外先进技术相比还存在一定差距。一些国产汽车油漆生产厂家所生产的油漆产品的平整度、光泽度及附着力不是很好；电镀的工艺水平还需提高，镀层和转化膜的质量欠佳，尤其是重腐蚀环境（如酸雾、高温等）中零件的耐蚀能力不强，直接表现为使用一段时间后出现锈渍，油漆层起泡、剥落、变色、失光等，[5]从而失去了防腐蚀的作用。

影响腐蚀的因素十分复杂，多种多样，要想在根本上杜绝十分困难，但我们可以在设计、材料、涂覆、工艺等方面进行优化，以降低腐蚀的危害。特别是汽车部件，不仅直接关系到车辆的性能，还间接影响着乘员的安全，腐蚀的防护十分重要，千万不能掉以轻心。

在设计上进行优化：防腐设计优化，对腐蚀环境进行优化和改善。金属部件在设计时应注意从零件结构选择、材料匹配、结构布置合理性、结构连接合理性、防止缝隙产生等内容进行优化。[6]

从材料上进行优化：可以提高材料的热力学稳定性，改善零件材料合金的组成；增大阳极控制等措施；还可以进行材料上的替换，可以将现有的普通材料更换成防腐性能强的材料，或者更换成铝镁合金、工程塑料等不易腐蚀的材料。

从涂覆上进行优化：改善金属部件的涂覆和增强电化学防护，从普通的油漆涂层更换成防腐蚀性能强的涂层，如阴极保护、阳极保护、达克罗涂覆等，在零部件的缝隙、夹层、空腔底部等处增加保护涂层等。

从工艺上进行优化：制定合理的零部件制造工艺，防止在制造过程中出现磕碰和划伤，尽量采用不破坏防护层的制造工艺与措施。

4、汽车零件的防护措施

对于汽车零部件腐蚀的防护，可以从零部件的设计、材料、涂覆、工艺等方面进行改进。

4.1 汽车部件设计上的腐蚀防护措施

防腐蚀设计是汽车零部件防腐蚀的最重要屏障，设计中