乘用車車身腐蝕原因分析及其防護

馬瓊，王添琪，李易

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230022）

前言

近年來我國汽車市場競爭愈演愈烈，客戶對汽車的性能要求越來越高。而腐蝕是汽車零部件常見的失效形式，它不僅影響車輛外觀品質，更會因功能件生銹給車輛行駛帶來極大的安全隱患[1]。為了提高汽車防腐性能，消除汽車安全隱患，本文著重分析了車身空腔、焊縫、石擊區等區域零部件易腐蝕原因，并從結構設計、材料選用、工藝應用等方面提出腐蝕防護措施。

1 試驗

1.1 試驗目的

通過試驗模擬高溫高濕、鹽霧、碎石等不同服役工況，由此暴露汽車產品在結構設計、材料選用和防護工藝等方面存在與腐蝕相關的問題，為提高產品抗腐蝕能力提升有力的依據。

1.2 試驗方法

依據標準QC/T 732（乘用車強化腐蝕試驗方法）進行60個循環，在試驗過程中每10個循環查看樣車的腐蝕狀況和機械性能。

2 車身腐蝕原因分析

2.1 車身空腔腐蝕

在車身結構設計過程中，由于側圍外板與A、B、C、D柱、門檻等加強板及后輪罩外板構成的空腔鈑金間距較過小，工藝孔尺寸、數量、位置等設計不合理使電泳液無法順暢覆蓋空腔各區域，達不到內板面腐蝕防護的作用，引發鈑金銹蝕。或工藝孔后續密封不嚴，生成空腔進水，形成車身內腔腐蝕失效。

2.2 車身縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是汽車腐蝕中最常見的腐蝕形態。產生腐蝕的原因主要包括三方面：

1）鈑金搭接結構設計不合格，空氣中的水、泥污毛細滲透和腐蝕物長期滯留，導致接縫處環境惡劣，加劇縫隙腐蝕。

2）車身鈑金件板厚基本在0.7-2mm，在電泳過程中電泳液接觸表面積小，鈑金邊緣區域電泳不充分，防腐性能差。

3）沖壓過程中鈑金件止口毛刺過長，導致鈑金邊緣電泳效果差，防腐能力低。

2.3 車身石擊區腐蝕

汽車在高速行駛時，前后輪罩區域，以及未被排氣管、傳動軸、油箱、排氣管消聲器等底盤件覆蓋的車體下部區域會被道路上飛濺的砂石撞擊，導致涂層分離，防腐能力減弱或喪失。或路面上飛濺起的積水、泥污粘附在車體上，很容易造成汽車發生銹蝕。

2.4 前圍流水槽區域腐蝕

在車身設計時，為了保證發艙及車身駕駛室內部各零部件正常動作，防止流水進入，車身通過流水槽將雨水排到車外。由此可見水流是導致流水槽、雨刮安裝支架、流水槽加強板、空調進風口下擋板等表面及止口處易產生銹蝕的主要原因。如該區域結構設計不合理，造成流水不暢；或存在鈑金件毛刺、焊點不良、縫隙積水等問題將加劇流水槽區域銹蝕。

3 車身腐蝕防護措施

根據腐蝕發生的原因，各區域特點，有針對進行結構設計、耐蝕材料應用及工藝設計，是防止或延緩零部件腐蝕的基本方法。

3.1 結構設計

3.1.1 空腔結構設計

為了便于電泳液在空腔內順利流動，除焊接面外需要保證空腔最小間隙為5mm。

表1 不同鈑金件內腔開孔要求

合理設計工藝孔距離及開孔大小，有利于電泳液順利進入內腔或區域并有效形成保護膜。各區域工藝孔可參照表 1進行設計。對于類似頂邊梁的結構，由于外板無法開孔，以在內板和加強板上開對穿孔為主。

圖1 A柱空腔設計

以上A柱空腔為例，為了保障電泳質量，空腔最小間隙≥5mm，電泳通電孔大小為Φ15mm，孔間距為150mm。同時為了利于空腔電泳，將A柱上內板的電泳通電孔與A柱上加強板上的通電空設計成對穿孔。

3.1.2 縫隙結構設計

在結構設計中盡量減少或消除焊接形成縫隙，如因工藝需要或結構無法避免縫隙結構時，可通過合理縫隙結構設計，消除水、泥污等腐蝕介質在縫隙堆積，提高縫隙區域防腐性能。如圖2所示，5種接邊結構

3.1.3 前圍流水槽結構設計

圖2 流水槽結構設計

為使進入水槽內的雨水、洗滌液流能夠順利向兩側排出，流水槽在橫向斷面上應設計為“中間高，兩端低”的弧形結構,如圖2所示，建議落差△h1≥70mm。

流水槽兩端與A柱內板總成傾斜搭接，利于流水，防止端部積水（建議斜坡角度θ≥5°），同時A柱內板搭接翻邊向內斜上方翻邊，可防止流水通過搭接處滲入乘員艙內。

前圍流水槽總成內部的連接加強板、雨刮安裝支架及兩端的鉸鏈安裝與流水槽底面貼合以平面搭接，利于排水，提高密封性。

3.2 工藝設計

3.2.1 內腔噴蠟工藝設計

為了全面提升車身防腐性能，在涂裝線內腔噴蠟是一種重要防腐措施。根據車型實際性能要求和防腐試驗的驗證結果，合理設計內腔噴蠟部位，以最優工藝方案實現防腐能力最大化，同時車身設計時需考慮噴蠟的工藝需求，合理設計布置噴蠟工藝孔，保證性能要求和工藝操作的平衡。車身噴蠟部位主要分布在側圍門檻及地板縱梁空腔，且各區域銹蝕形式不同，噴蠟厚度略有不同，如表2所示。

表2 不同部位噴蠟要求

3.2.2 焊縫密封膠工藝設計

車身上的焊縫處多位于車身的邊角部位，是車身電泳的薄弱區域，受腐蝕風險最大，當焊縫止口處涂上密封膠后，相當于在原來的電泳底漆表面增加了一層保護膜，對防腐性能有提升。焊縫密封膠主要用在各鈑金之間的焊縫、搭接及車身內外直接相通的孔洞和縫隙處，包括A柱、前后輪包、前圍及發艙止口搭接處、地板下部止口等重要位置。

3.2.3 石擊區工藝設計

為了防止車輛行駛時飛濺起的沙石對車體涂層的破壞，根據石擊影響程度在車身地板下部、前后輪包內以及側圍門檻裙邊等區域噴涂不同膜厚的PVC涂料。如在前后輪包石擊影響嚴重區域可噴涂3mm膜厚的PVC涂層進行防護。

3.2.4 連接工藝設計

焊接件的鋼搭接處容易產生晶體缺陷，縫隙和毛刺等，并引起積水以及點腐蝕等現象[2]。應用先進進行的連接工藝，可有效提高鈑金件邊緣區域防腐性能。激光焊接、膠接技術因連接精度高，密封性能好等優勢已廣泛應用于汽車生產。

3.3 材料設計

在車身零部件選材時，在保證強度及可靠性要求的前提下，對材料的選用一般可根據使用環境、市場需求、車型特點或主觀評價等因素而定。

通常對車身外表件、車身電泳不良且易銹蝕部位、車身工作環境惡劣部位，可選用鍍鋅鋼板達到提高局部區域的防腐性能。

隨著汽車輕量化研究推進，變形鋁合金、以塑代鋼、復合材料等在汽車上應用逐漸增多。如應用于汽車覆蓋件的5000系、6000系兩個系列鋁合板材[2]；以及工程塑料制成的車身翼子板、車門內板等，均具有材質輕、耐蝕性好等優點。

4 結論

防腐是車身設計重要環節，只有通過設計合理的車身結構、選用適當的耐蝕材料和應用滿足要求的工藝防護措施等方法，實現從設計到工藝每個細節都建立防腐思維，才能全面提升車身耐腐蝕能力水。

參考文獻

[1] 譚越.淺談汽車腐蝕與案例[J].裝備制造技術,2014 年（6）:223-225.

[2] 蔡元平.汽車腐蝕試驗常見腐蝕問題分析與防腐優化[J].環境技術,2013,（2）：14-16.