萬(wàn)鋒

摘 要：伴隨著車輛數(shù)目的迅速增長(zhǎng)，石油能源需求日益增加，節(jié)能減排更是成為了當(dāng)前社會(huì)的大事，而要降低車輛的油耗勢(shì)必需要對(duì)車身的重量進(jìn)行減輕，因此汽車輕量化便呼之欲出，導(dǎo)致了汽車車身的塑料制品呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界上運(yùn)用于汽車制造業(yè)每年的聚丙烯消耗量已經(jīng)超過(guò)了45萬(wàn)噸，在西方國(guó)家里面有超過(guò)了95%的汽車以聚丙烯作為前后保險(xiǎn)杠的原材料進(jìn)行制造。塑料制成的這些零部件能夠很好地滿足車身輕便、美觀以及車身體驗(yàn)的舒適度等要求，當(dāng)然，他們同樣需要經(jīng)受汽車的性能試驗(yàn)，且必須試驗(yàn)過(guò)關(guān)。本文對(duì)車輛的塑料外飾飾件進(jìn)行了化學(xué)腐蝕以及溫度影響兩個(gè)角度的探討。

關(guān)鍵詞：汽車外飾;塑料件;化學(xué)腐蝕;溫度

1 鍍層性能化學(xué)腐蝕

1.1 進(jìn)行鍍層化學(xué)腐蝕研究的原因

鍍層的性能是否良好直接影響著汽車塑料外飾的品質(zhì)和性能。外飾分布的區(qū)域都是屬于長(zhǎng)期暴露的區(qū)域，其是否具有良好的耐腐蝕性的使用的持久性很大程度上取決于涂層性能。因此，我們需要對(duì)一些汽車塑料外飾進(jìn)行研究，找出為什么會(huì)降低耐腐蝕性的原因，為汽車外飾的耐腐蝕性能力提升和鍍層的電鍍工藝提供強(qiáng)有力的理論支撐。

1.2 試驗(yàn)

1.2.1 工藝流程

目前所采用的車輛塑料外飾部件電鍍工藝具體步驟如下：

①熱浸除油，②鉻酸粗化，③鉻酸還原，④鈀活化，⑤解膠，⑥化學(xué)鍍鎳，⑦預(yù)鍍鎳，⑧光亮鍍銅，⑩半光亮鎳，光亮鎳，鎳封，六價(jià)鉻。

工藝步驟中一些要求：①進(jìn)行半光亮鎳電鍍的工藝要求需要控制在55攝氏度，電鍍時(shí)長(zhǎng)控制在25分鐘，電流密度工藝要求為3A/d2;②進(jìn)行光亮鎳電鍍的工藝要求需要控制在55攝氏度，電鍍時(shí)長(zhǎng)控制在20分鐘，電流密度工藝要求為4A/d2;③進(jìn)行鎳封的工藝要求需要控制在55攝氏度，電鍍時(shí)長(zhǎng)控制在4分鐘，電流密度工藝要求為3A/d2;④進(jìn)行六價(jià)鉻的工藝要求需要控制在40攝氏度，電鍍時(shí)長(zhǎng)控制在3分鐘，電流密度工藝要求為10A/d2。

1.2.2 測(cè)試方法

以ASTMB368-09作為標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，對(duì)汽車塑料外飾樣品開(kāi)展鹽霧試驗(yàn)。鹽水的構(gòu)成成分：氯化鈉50，氧化銅0.26克/升，冰醋酸1.5毫升/升，控制酸堿度pH值為3.2。使用80立方厘米的收集器進(jìn)行收集采樣，取樣速度控制在1～2毫升/小時(shí);同時(shí)保證試驗(yàn)箱為恒溫狀態(tài)，恒溫溫度控制在49攝氏度。保持被試樣品與垂直方向的夾角為25°，試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)48小時(shí)，待試驗(yàn)結(jié)束后取樣并進(jìn)行評(píng)級(jí)。

對(duì)樣品進(jìn)行切片放置于顯微鏡下進(jìn)行觀察，記錄鍍層表面詳細(xì)的腐蝕情況，同時(shí)運(yùn)用相關(guān)技術(shù)對(duì)切片的各個(gè)鍍層進(jìn)行精確測(cè)量，并根據(jù)ASTMB456-11的標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)鍍層的活性進(jìn)行測(cè)量。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

1.3.1 腐蝕情況

在48小時(shí)的鹽腐蝕試驗(yàn)后進(jìn)行樣品的切面分析，分析結(jié)果如圖1所示。根據(jù)圖1可以很直觀的看到從六價(jià)鉻開(kāi)始出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)，并穿透鎳封進(jìn)入了光亮鎳層，而腐蝕點(diǎn)并沒(méi)有在半光亮鎳層出現(xiàn)。根據(jù)這個(gè)結(jié)果初步判斷：鎳封沒(méi)有起到保護(hù)作用。鎳封沒(méi)有起到保護(hù)作用原因可能因?yàn)殒嚪忮儗悠?，鎳封和光亮鎳之間的電位差不夠或者鎳封微孔數(shù)不夠。

正常的腐蝕圖如圖2所示。根據(jù)圖2可很直觀地發(fā)現(xiàn)：腐蝕點(diǎn)集中與光亮鎳層之上，然而鎳封和六價(jià)鉻的鍍層均保持的相對(duì)完好，以肉眼根本觀察不出來(lái)有腐蝕現(xiàn)象。

1.3.2 鍍層之間電位差

表1將飾件鍍層之間的電位差進(jìn)行了陳列。由表1可看出：飾件鍍層的厚度和鍍層之間的電位差符合要求要求。

1.3.3 鍍層活性點(diǎn)

鎳封是利用不導(dǎo)電的微粒分散腐蝕電流，防止腐蝕點(diǎn)的深入腐蝕，降低被腐蝕的情況，我們將腐蝕點(diǎn)稱之為活性點(diǎn)。通常來(lái)說(shuō)，活性點(diǎn)越多，腐蝕點(diǎn)的深度和腐蝕點(diǎn)的范圍會(huì)更小，對(duì)于鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果將會(huì)更為理想。通過(guò)描繪此次被測(cè)試件鍍層的活性點(diǎn)顯微圖可知，被測(cè)飾件的數(shù)量嚴(yán)重偏低，不足3000個(gè)每平方厘米，沒(méi)有達(dá)到通用公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5000個(gè)每平方厘米的標(biāo)準(zhǔn)，是導(dǎo)致鍍層耐腐蝕性差的主要因素。

2 溫度對(duì)外飾塑料件的影響

除了鍍層對(duì)腐蝕性有影響以外，溫度對(duì)于車輛外飾的腐蝕性和持久性也存在著很大的影響。全球范圍內(nèi)各個(gè)地區(qū)溫度差異非常明顯，某些環(huán)境惡劣的區(qū)域晝夜溫差非常大，一旦塑料外飾失效，將極大地影響車輛性能，所以塑料外飾的耐溫性尤為重要。

2.1 溫度影響塑料飾件的原理

溫度對(duì)材料性能的影響主要體現(xiàn)在溫度對(duì)材料的化學(xué)反應(yīng)速率的影響。當(dāng)材料暴露在陽(yáng)光下時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)溫度對(duì)陽(yáng)光的輻射作用，而且化學(xué)反應(yīng)酶的活性隨著溫度升高變得更加活躍從而加快化學(xué)反應(yīng)的速率。研究顯示，每升高10℃溫度，材料的化學(xué)反應(yīng)速率就增加一倍。

同時(shí)溫度對(duì)于塑料的物理或化學(xué)變化地影響會(huì)進(jìn)一步引起塑料飾件的變形和軟化，由于分子結(jié)構(gòu)的改變其強(qiáng)度將會(huì)出現(xiàn)明顯下降。塑料膨脹系數(shù)通常要大于金屬的三到十倍，相較于金屬而言，塑料飾品的穩(wěn)定性更加的容易受到溫度影響，在經(jīng)受溫度差異的急劇變化后其尺寸、形狀均發(fā)生變化，甚至于出現(xiàn)斷裂的異?，F(xiàn)象。

2.2 驗(yàn)證方法

汽車塑料飾件通?？梢苑譃閮煞N：一種是長(zhǎng)期暴露型，直接與外部環(huán)境接觸，受到陽(yáng)光的直射，溫度差異變化影響較大，保險(xiǎn)杠、格柵等飾件都屬于此類;另一種不會(huì)直接暴露于外部環(huán)境中，溫度變化不是很大，特別是手太陽(yáng)光直射的影響幾乎沒(méi)有。我們需要根據(jù)車輛運(yùn)行的環(huán)境以及車輛塑料飾件的安裝部位，受溫度、陽(yáng)光暴曬的程度，合理的進(jìn)行分區(qū)分試驗(yàn)條。對(duì)耐熱性、耐寒性、熱循環(huán)、老化等四種試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試分析與比較可知，作為必不可少的設(shè)備，溫度箱是主要用于維持高低溫狀態(tài)的設(shè)備?？梢赃M(jìn)行老化和溫度關(guān)系的試驗(yàn)，其目的是通過(guò)提高溫度或輻射的進(jìn)行性能部分的測(cè)試，現(xiàn)在通常采用氙弧燈光輻照，氙光的光線頻譜能夠營(yíng)造出陽(yáng)光直射玻璃上傳播的效果，過(guò)濾后的光氙燈光譜與自然光非常地接近，由于其操作非常簡(jiǎn)單已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用于模擬實(shí)驗(yàn)。而碳弧燈在經(jīng)歷了早期實(shí)驗(yàn)使用過(guò)后，呈現(xiàn)出操作難度大且與太陽(yáng)光光譜的偏差較大、能量分布不均勻等缺點(diǎn)，已經(jīng)幾乎不再使用。

綜上所述，并以現(xiàn)有的各項(xiàng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，對(duì)以上4種試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析。由我國(guó)耐高溫和耐低溫試驗(yàn)相關(guān)要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)高溫在九十到一百攝氏度區(qū)間的時(shí)候以及低溫零下四十?dāng)z氏度左右，塑料將會(huì)出現(xiàn)不同程度的軟化和變脆，當(dāng)試驗(yàn)過(guò)程中高溫和低溫環(huán)境下能夠保持塑料飾件的各項(xiàng)功能完好，那么這便是合格的，能夠廣泛運(yùn)用的材質(zhì)。這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)都是經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的，大范圍的試驗(yàn)得出的，很好地符合了我國(guó)地域遼闊以及各區(qū)域差過(guò)大的客觀條件。

通過(guò)高低溫的循環(huán)試驗(yàn)，當(dāng)然這個(gè)也是一種相對(duì)苛刻的試驗(yàn)，要求被試驗(yàn)的材料需要具有很強(qiáng)的綜合穩(wěn)定性，能夠很好地校驗(yàn)塑料飾件在經(jīng)受循環(huán)的溫差變化后能否仍然具有正常使用的性能，是檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量和性能的良好的方法。

3 結(jié)論

汽車的外部塑料裝飾基本上位于高暴露區(qū)域，必須要有良好性能的涂層，以滿足耐腐蝕和耐久性的要求。鍍層性能的好壞是評(píng)價(jià)汽車外飾塑料件性能的重要指標(biāo)。塑料飾件材料的耐溫性也是其重要特性，它的高低溫特性直接影響塑料外飾的各項(xiàng)性能指標(biāo)。文中比較了各種標(biāo)準(zhǔn)和條件下的試驗(yàn)，我們可以根據(jù)不同的工況要求進(jìn)行參考。同時(shí)，我們應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)汽車塑料飾件耐腐蝕性能和溫度性能的研究，掌握更全、更有效的數(shù)據(jù)。

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