李灼帥，聶世鋒，林慧青，余凱凱

（吉利汽車臨海基地，浙江 臺(tái)州 317000）

隨著人們對(duì)汽車使用越來越多，對(duì)汽車質(zhì)量要求也越來越高。舒適性要求可以通過不斷推陳出新的各種配置來滿足，但另外一種耐久性的要求卻很少有人顧及。汽車耐久性體現(xiàn)在防腐性能要與汽車使用壽命相匹配。目前主要從車身板材選擇、汽車零部件及車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、汽車涂裝工藝及材料等方面來著手解決。但在汽車使用過程中，仍然會(huì)有在防腐性能設(shè)計(jì)年限內(nèi)出現(xiàn)銹蝕的情況。本文對(duì)部分防腐失效案例進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方案。

1 常見的汽車腐蝕失效案例

腐蝕是指材料在周圍介質(zhì)(水、空氣、酸、堿、鹽溶劑等)作用下產(chǎn)生的損耗與破壞。汽車腐蝕大部分屬于金屬腐蝕，是金屬材料與周圍介質(zhì)接觸時(shí)發(fā)生化學(xué)作用所引起的一種破壞現(xiàn)象。

在汽車使用過程中，大氣中的水分、降雨、雪以及路面上的水都是引起車身腐蝕的重要因素。同時(shí)汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇或使用不合理、制造工藝存在質(zhì)量問題也可能造成汽車腐蝕。

汽車耐久質(zhì)量提升就是防止金屬腐蝕的發(fā)生，進(jìn)一步減緩或阻止金屬零部件在自然環(huán)境中的腐蝕。防腐蝕就是一個(gè)隔絕金屬材料與外界環(huán)境的過程。利用油漆涂層、膠涂層和蠟涂層，可以起到防腐效果，令汽車的耐久性得到提升。

汽車腐蝕狀態(tài)基本可以分為外觀腐蝕、穿孔腐蝕和結(jié)構(gòu)腐蝕三大類。

1.1 外觀腐蝕

外觀腐蝕指目視可見的腐蝕狀態(tài)，一般不影響汽車部件功能及強(qiáng)度。這種腐蝕狀態(tài)常見于銹蝕初始階段(如圖1所示)。

圖1 典型的外觀腐蝕Figure 1 Typical apparent corrosion

1.2 穿孔腐蝕

穿孔腐蝕多為車身內(nèi)部間隙或空腔內(nèi)發(fā)生的腐蝕逐漸擴(kuò)散至外部，最終導(dǎo)致板材穿孔(如圖2所示)，使汽車零部件產(chǎn)生功能性失效或部分失效。這種狀態(tài)常見于銹蝕中期。

圖2 典型的穿孔腐蝕Figure 2 Typical perforation corrosion

1.3 結(jié)構(gòu)腐蝕

結(jié)構(gòu)腐蝕通常指高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)部位或汽車骨架部位的腐蝕(如圖3所示)。這種腐蝕會(huì)損害汽車行駛安全性，常見于銹蝕末期。

圖3 典型的結(jié)構(gòu)腐蝕Figure 3 Typical structural corrosion

2 現(xiàn)狀分析

對(duì)于外觀腐蝕，大部分的原因?yàn)檐囕v使用過程中，外力引起磕碰劃傷，或車輛行駛的道路環(huán)境比較惡劣，路面上有大顆粒沙石飛濺撞擊，使表面漆膜發(fā)生破損，而車身板材表面附著的電泳漆膜無法起到防護(hù)隔離作用，于是局部位置先出現(xiàn)小銹點(diǎn)，在沒有及時(shí)進(jìn)行防腐處理的情況下，腐蝕區(qū)域逐步擴(kuò)散，且腐蝕會(huì)逐漸加深，直至大面積銹蝕出現(xiàn)，最終影響車輛使用。

對(duì)于穿孔腐蝕，原因大部分為車輛設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致電泳過程部分區(qū)域形成氣室，板材表面無法形成電泳膜，或電泳不良，又或是前處理電泳工藝不到位。也有在總裝過程中被螺栓、墊片、螺帽等邊緣尖銳物劃傷內(nèi)部漆膜造成的。這種問題一般是自內(nèi)向外，多發(fā)生于內(nèi)部板材搭接處和內(nèi)部空腔處，前期車輛生產(chǎn)過程無法準(zhǔn)確識(shí)別，導(dǎo)致電泳不良部位先發(fā)生銹蝕，處于縫隙積水、潮濕等易銹蝕環(huán)境的情況下，腐蝕逐步擴(kuò)大，且腐蝕會(huì)逐漸加深，直至板材穿孔而外露出來。這往往對(duì)車輛性能影響較明顯，引起客戶極大抱怨。

對(duì)于結(jié)構(gòu)腐蝕，原因是車身結(jié)構(gòu)件承擔(dān)整個(gè)車重，在車輛使用過程中，在非鋪裝路面行駛及部分激烈駕駛路況下，結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度衰減，可能會(huì)造成焊縫搭接面扭曲、彎折，直接導(dǎo)致漆膜局部破裂，然后逐步擴(kuò)散至構(gòu)件其他部位，在沒有及時(shí)得到防腐處理的情況下就發(fā)生了腐蝕。反復(fù)多次后甚至可能造成結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度不足，無法達(dá)到車輛行駛性能的要求，安全隱患極大。

3 四大工藝的防腐蝕方案

針對(duì)以上3種腐蝕情況，目前汽車行業(yè)通用的防腐耐久設(shè)計(jì)管控方案按工藝分為四大類。

3.1 沖壓工藝

首先要選用合適的板材。對(duì)于易腐蝕區(qū)域(如四門外板及側(cè)圍)，盡可能選用鍍鋅板來增強(qiáng)車身的抗腐蝕性能?；诮?jīng)濟(jì)性考慮，其他不易發(fā)生腐蝕的部位，可選用普通冷軋板。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，內(nèi)部縫隙盡可能采用圓滑狀態(tài)設(shè)計(jì)，減少尖銳設(shè)計(jì)?？涨徊课辉诓捎脠A滑狀態(tài)設(shè)計(jì)的同時(shí)，需考慮氣腔的存在，在最高點(diǎn)設(shè)計(jì)出氣孔位，最低點(diǎn)設(shè)計(jì)涂裝電泳漏液孔位，保證電泳上膜層，實(shí)現(xiàn)防腐無縫覆蓋。同時(shí)，沖壓工藝還需要注重板材使用過程中的防雨、防潮等措施，開卷后板材淋雨則不可使用，禁止板材在表面存在銹跡的狀態(tài)下進(jìn)入下一道工序。

3.2 焊裝工藝

車身板材焊接過程中，焊接參數(shù)設(shè)置要合理，以減少飛濺和毛刺的產(chǎn)生。

焊裝過程合理使用不同品類的膠，以增強(qiáng)鈑金結(jié)構(gòu)。如在車身鈑金件搭接處使用結(jié)構(gòu)膠，用于承受較大載荷，同時(shí)結(jié)構(gòu)膠也有耐老化、耐疲勞、耐腐蝕等功能；在五門一蓋的板材包邊區(qū)域涂覆點(diǎn)焊密封膠(如圖4所示)，加強(qiáng)內(nèi)外板粘接之余，也提供優(yōu)良的密封和防水性能。在白車身多層結(jié)構(gòu)焊接部位合理地布置膨脹膠、隔振膠片等，這些膠類在涂裝烘烤后體積膨脹，可以對(duì)電泳內(nèi)部不容易上膜的部位進(jìn)行有效填充，還起到減輕車輛行駛過程中振動(dòng)和噪音的作用。

圖4 典型的點(diǎn)焊密封膠應(yīng)用Figure 4 Typical applications of spot welding sealant

3.3 涂裝工藝

涂裝工藝的首要功能就是保護(hù)。涂裝是汽車防腐和裝飾的最經(jīng)濟(jì)有效的方法。保證涂層具有良好的防腐蝕性能和裝飾性能關(guān)系到汽車的壽命和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

涂裝工藝涵蓋前處理、電泳、PVC密封、噴涂等多道工序，其中前處理工序包括車身板材的脫脂、磷化等。必須保證車身擁有良好的電泳漆膜，目前汽車行業(yè)電泳漆膜厚度管控在18 ～ 22 μm 之間，可以保證汽車鹽霧耐久試驗(yàn)在1 200 h以上，對(duì)車輛防腐耐久性的貢獻(xiàn)最大。

PVC密封工序使用聚氯乙烯材料密封膠對(duì)車身地板及底盤區(qū)域、四門包邊區(qū)域、機(jī)艙區(qū)域，以及車身板材的焊接、粘結(jié)部位進(jìn)行封閉，起到防腐、降噪、隔音、防塵等作用的同時(shí)，可以有效避免在客戶使用汽車過程中外界的水及其他雜質(zhì)侵入搭接縫隙內(nèi)，這些搭接部位本身為縫隙區(qū)域，電泳漆不易進(jìn)入內(nèi)部，難免會(huì)有電泳不良的情況，漆膜不夠嚴(yán)密，且長(zhǎng)期處于高溫高濕環(huán)境中，屬于易腐蝕部位。

另外，目前國(guó)內(nèi)幾乎所有汽車涂裝工廠在電泳后均需進(jìn)行表面打磨處理，去除漆膜表面缺陷，這樣很可能造成一種新的防腐問題出現(xiàn)，就是打磨露鐵。對(duì)于該問題，補(bǔ)救的方法是對(duì)打磨露鐵部位補(bǔ)噴修補(bǔ)底漆，而修補(bǔ)底漆需通過耐鹽霧400 h試驗(yàn)測(cè)試，以保證修補(bǔ)處的防腐性能達(dá)標(biāo)。

3.4 總裝工藝

很多人認(rèn)為，耐久質(zhì)量和防腐是涂裝的事，與總裝無關(guān)。其實(shí)不然。總裝要做的防腐措施重在查漏補(bǔ)缺。車身在涂裝電泳時(shí)不管采用擺桿式電泳還是翻轉(zhuǎn)式電泳，總會(huì)有固定點(diǎn)和設(shè)備滑橇鏈接支撐點(diǎn)，電泳后會(huì)有部分點(diǎn)位沒有電泳漆，是防腐的短板。通常采用在總裝高工位底盤件裝配前，對(duì)滑橇支撐點(diǎn)刷涂自干抗石擊涂料，以彌補(bǔ)漆膜破損處，在其上形成防護(hù)層。

另有一種可能是總裝在裝配時(shí)，螺栓打緊前沒有預(yù)緊動(dòng)作，直接用槍打緊螺栓，螺栓在入螺栓孔前可能造成了表面漆膜劃傷，車輛出廠前沒有發(fā)現(xiàn)，在客戶使用過程中破損處出現(xiàn)銹蝕問題(如圖5所示)。此類問題排查原因較困難，需拆除相關(guān)零部件進(jìn)行分析。因此螺栓打緊前手工預(yù)緊非常重要，需在現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程及作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)有明確的限制條款。

圖5 涂層劃傷Figure 5 Scratches of coating

有的汽車制造企業(yè)在車輛出廠時(shí)對(duì)機(jī)蓋、頂篷部位貼敷一層防護(hù)膜，防止外界雜質(zhì)、鳥糞等物質(zhì)污染車身，也是耐久質(zhì)量防護(hù)措施之一。

4 效果驗(yàn)證及提升

對(duì)于制造過程耐久質(zhì)量防腐方案，怎么確定最終結(jié)果是否符合要求呢？

某國(guó)產(chǎn)車企G品牌的通用做法是：對(duì)于試制階段新車型及量產(chǎn)車型，白車身電泳后進(jìn)行拆解，根據(jù)拆解后內(nèi)腔電泳漆的成膜質(zhì)量，以及電泳漆膜厚、氣室、有無電泳積液等情況進(jìn)行分析，綜合判定電泳質(zhì)量，從而確定車輛的耐久質(zhì)量。

白車身電泳時(shí)，如內(nèi)部產(chǎn)生空腔，將無法上漆，板件表面直接暴露在空氣中，表面受潮后因金屬板材表面自身形成的氧化膜比較薄，并不能達(dá)到國(guó)家和企業(yè)對(duì)鹽霧等的相關(guān)耐久性要求，極易發(fā)生腐蝕。所以空腔導(dǎo)致的電泳不良必須加以杜絕。

如圖6所示，某車型背門上部電泳拆解后確認(rèn)電泳漆膜厚在18 μm以上，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但紅圈內(nèi)的區(qū)域明顯存在氣腔，此處無電泳漆附著在板材上，為背門上部排氣不良所致，后期車輛使用過程中有銹蝕風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 電泳空腔Figure 6 Electrophoresis cavity

檢查后發(fā)現(xiàn)是背門內(nèi)外板之間包邊密封很好導(dǎo)致此處的氣體無法逸出。解決的辦法是，在頂部包邊邊緣開兩道排氣筋，如圖7所示。

圖7 排氣筋圖示Figure 7 Exhaust rib

經(jīng)背門電泳拆解驗(yàn)證，修改后空腔已消除，問題得到解決。諸如此類電泳拆解后發(fā)現(xiàn)的不良，大部分可以通過增加排氣筋、開孔等手段來解決。

在新車型試制期間，通常為驗(yàn)證整車耐久質(zhì)量，保證汽車使用壽命達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行整車防腐蝕耐久試驗(yàn)。通過在實(shí)驗(yàn)中心模擬汽車實(shí)際使用環(huán)境，如經(jīng)過強(qiáng)化砂石路、高速環(huán)道、鹽濺池、鹽霧室等場(chǎng)景，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來綜合評(píng)價(jià)汽車的各項(xiàng)性能及耐久質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。

針對(duì)防腐蝕耐久試驗(yàn)出現(xiàn)的問題點(diǎn)，逐一進(jìn)行確認(rèn)并加以改善。如圖8所示的板材縫隙出現(xiàn)的輕微銹蝕問題，解決的辦法通常是在明顯有銹跡產(chǎn)生部位采用密封膠進(jìn)行封堵，如圖9所示。這是最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的處理方式之一，對(duì)板材搭接縫隙銹蝕都適用。有的銹蝕問題則緣于焊接不良，造成局部焊點(diǎn)開裂。對(duì)此，應(yīng)重新核算焊點(diǎn)強(qiáng)度，通過增加焊點(diǎn)等方法來解決。

圖8 市場(chǎng)銹蝕案例Figure 8 A corrosion case from market feedback

圖9 密封膠涂覆Figure 9 Sealant coating

另外，對(duì)于用戶使用過程中發(fā)現(xiàn)的銹點(diǎn)情況要及時(shí)跟進(jìn)。如圖10所示，車門窗框部位出現(xiàn)銹跡。其原因是設(shè)計(jì)前期考慮不周，窗框彎折處切口部位沒有進(jìn)行密封，車輛使用過程中水汽進(jìn)入此處縫隙而導(dǎo)致銹蝕。解決措施是在電泳后對(duì)此處使用密封膠進(jìn)行封堵，如圖11所示。

圖10 窗框銹蝕Figure 10 Corrosion of window frame

圖11 密封膠封堵Figure 11 Sealant plugging

類似問題可以采用密封膠封堵的方法進(jìn)行消除。對(duì)于市場(chǎng)用戶抱怨的問題，耐久質(zhì)量試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題，電泳拆解試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題，分別采用相應(yīng)的解決辦法進(jìn)行處理，同時(shí)將解決方法轉(zhuǎn)化為制造工廠內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)文件，對(duì)解決方法進(jìn)行固化，再經(jīng)過整車耐久質(zhì)量試驗(yàn)驗(yàn)證，不會(huì)再發(fā)生類似的腐蝕問題則可以認(rèn)為管控措施有效。

5 結(jié)語

通過分析一些腐蝕案例現(xiàn)象，對(duì)沖壓、焊裝、涂裝各工序過程進(jìn)行綜合管控，逐步分析排查，逐一進(jìn)行解決或控制，然后把現(xiàn)場(chǎng)問題不良進(jìn)一步向上推動(dòng)，在車型設(shè)計(jì)階段進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)避，最終可使整車耐久質(zhì)量得到大幅度提升。