淺談鉛在汽車產品中的應用及管控

邱婧　徐樹杰　李龍輝　侯猛

摘要：鉛在汽車產品中的應用廣泛，帶來了不少環境問題。本文通過對國內外汽車產品中鉛的管控及豁免范圍對比，鉛的應用現狀及替代技術難點等進行了分析，希望能為鉛替代和管控相關工作提供借鑒和參考。

關鍵詞：鉛；豁免清單；鉛蓄電池；焊料

1鉛對人體及環境的危害

汽車產品中的有害物質對環境的影響已經日漸突出，越來越多的車主遭遇有害物質超標，公眾對車用材料環保安全性的關注度也日益提高。其中鉛及其化合物進入機體后，少部分會隨著身體代謝排出體外，其余大量則會在體內沉積，它會對神經、造血、消化、腎臟、心血管和內分泌等多個系統造成危害，若含量過高則會引起鉛中毒。

而對環境的破壞也不容忽視。電子工業中大量使用的錫一鉛合金焊料是造成污染的重要來源。在其制造和使用過程中，較高的熔化溫度會導致大量的鉛蒸發氣逸出，對操作人員的身體健康有極大的影響。各種廢棄電子產品、PCB上所含的鉛也不容忽視，他們作為垃圾被埋入地下后，內部所含的鉛可能會從電子產品中滲出，并進入地下水。據統計，每年隨PCB丟棄的鉛有400噸，下雨后這些鉛會變成溶于水的鹽類，特別是在遇到酸雨時，雨中所含的硝酸和鹽酸更易促使鉛溶解，從而污染水源，破壞環境。

2鉛在汽車上的主要存在范圍

當前，鉛作為汽車產品主要有害物質，其分布較為廣泛。目前，含鉛的高風險部件主要有汽油發動機火花塞、發動機艙內燃油供油管、發動機主線束、發動機缸蓋密封墊、發動機減震塊、發動機用緊固標準件、變速器用緊固標準件、左前制動油管、輪速傳感器、左外后視鏡、左前門限位器、左前門內飾板、左前車門鎖、駕駛員座椅靠背骨架、駕駛員側安全帶卡扣、駕駛員側安全帶卷收器、左前遮陽板，根據統計顯示，其中，在左前門車鎖、駕駛員側安全帶卷收器、左外后視鏡中，鉛存在風險最高。

3國內外法規對鉛的管控及豁免情況說明

中國已成為汽車生產與消費大國，為了更好推進汽車產業轉型升級和國際競爭力，減少對環境的污染，同時作為實施十年可持續發展計劃的一部分，對汽車產品中有害物質的管控成為重中之重。

筆者了解到，據統計，2015年上半年，我國出口汽車34萬輛，同比下降10.9%，一方面，外部需求的減弱抑制了出口量，另一方面，日趨加嚴的歐盟等國汽車進口技術壁壘也給中國汽車的出口量帶來了不小的沖擊。中國是汽車制造大國，汽車產品是推動外貿增長的主要力量。但是，汽車產業大而不強，我們與國外一些品牌在汽車技術含量、附加值方面依然存在很大差距。因此，對于國內汽車制造商而言，一套切實可行的汽車有害物質管控制度并積極加以落實，才能更好地推動中國汽車產業的發展。

歐盟早在2000年就發布了2000/53/EC指令（簡稱ELV指令），該指令將汽車產品中的四種有毒有害的重金屬元素（鉛、汞、鎘、六價鉻）定為禁限用物質，并提出了明確的限1直要求（鉛、汞、六價鉻是0.1%，鎘是0.01%）和相應豁免項，允許一些零部件和材料不受標準限值的限制。

我國于2014年6月發布了GB/T30512—2014《汽車禁用物質要求》，其中也規定了四種重金屬的含量限制，且由于現有技術限制，目前有一些部件上的鉛仍不能被替代，因此該法規也列出了一些豁免選項和時間，使他們在一定時期內可以不受標準限值的約束，如表1所示。

4我國汽車企業鉛的現狀及替代技術難點

目前，鉛在在汽車產品中主要存在于發動機用鉛蓄電池、鋁材及焊料中。其中，鉛蓄電池是鉛含量最集中的地方，其含鉛位置為鉛蓄電池的正/負極板膏和柵板，含鉛通常在80%以上，甚至接近100%。目前，由于沒有成熟的技術能完全替代鉛蓄電池，因此車用電池仍以鉛蓄電池為主。近年來，我國新能源汽車發展迅猛，同時，鋰電池也順勢發展起來。但目前來看，鋰電池想要完全替代鉛蓄電池，還有很長的路要走。問題主要存在以下幾方面：（1）現階段鋰電池的生產鏈存在較大問題，比如電解液、正負極材料和電源管理器件的生產，都存在較大技術壁壘，難以保證電池的安全性和穩定性，我們經常聽到手機或筆記本中鋰電池爆炸的新聞，而鉛電池目前看來還是比較安全穩定的；（2）污染問題：我們想替代鉛電池的主要原因就是其污染問題，但是鋰電池也沒能完全避免這一問題。雖然比起鉛酸、鎳鉻、鎳氫等傳統電池，鋰電池不產生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素，相對污染較小，但是其電解液主要成分是六氟磷酸鋰，這種物質的處理和循環利用性不好，不符合循環經濟的要求，同時，其分解或水解產物為氫氟酸和其它含氟化合物，也具有一定腐蝕性和毒性；（3）鋰電池成本也是其難以替代鉛蓄電池的一點，而目前來看，想要降到可以跟鉛蓄電池競爭的程度，還需要很長的時間。

除鉛蓄電池外，鋁材中所含的鉛含量也是比較高的。鋁材中常見的含鉛合金為ADC12、A1Si9Cu3（Fe）、A1Sil2Cul（Fe）等鑄鋁合金，這些合金主要應用在發動機缸體缸蓋、機油濾清器支架，發動機和變速器中的某些蓋板，凸輪軸軸承蓋以及一些殼體和閥體部件。

另一個鉛含量較高的地方就是焊料。焊料材料主要存在于電子元器件中，其中錫鉛焊料合金的表面張力小，力學性能也很優異，所以其應用最為廣泛，尤其是63Sn-37Pb共晶型合金焊料應用最廣。但由于鉛物質所帶來的不容忽視的環境問題，無鉛焊料也逐步被推向市場。理想的無鉛焊料要求其能有良好的物理和機械性能，良好的潤濕性，可靠性和可焊性。目前常見的無鉛焊料體系有錫—銅系，錫—銀系，錫—鋅系，錫—銀—銅系，錫—銀—鉍系和錫—鋅—鉍系等二元和多元合金。他們各有利弊，如錫—銀，錫—鋅和錫—鉍系具有與錫—鉛系相近的熔點，且錫—銀系焊料具有良好的力學、抗氧化性能和熱疲勞可靠性，但是其潤濕性較差；再如錫—鋅合金具有良好的抗拉強度和蠕變性等，但其耐氧化腐蝕差，潤濕性能也不好。因此，無鉛焊料想要全面替代含鉛焊料，還有很長的路要走。

5結語

為積極響應國家循環經濟和生態經濟的號召，有害物質的管理和替代成為汽車生產商最為關心的問題。本文通過分析目前汽車產品中有害物質鉛的現狀及替代可能性，希望能為鉛替代和管控工作提供借鑒和參考。