汽車車身防腐蝕設計

沈利民 苑雪雷 陳軍軍 翟永根

（長城汽車股份有限公司）

隨著時代的發展，對汽車防腐蝕的要求越來越高，防腐蝕措施就顯得尤為重要。汽車涂層的耐候性和耐腐蝕性要求超過汽車的使用壽命，在惡劣的環境下車身保用期需達到10 年以上[1]，不產生穿孔腐蝕，所以車身防腐蝕越來越受到各主機廠的重視。車身結構的防腐設計是保證車身防腐蝕性能的關鍵，直接影響其他防腐蝕措施的效果。設計時，要使車身結構能夠防止腐蝕介質侵入或者積存在關鍵結構的縫隙間、凹形構件和封閉結構內部。文章介紹了車身結構的防腐蝕措施，可用以指導汽車防腐蝕工作[2]。

1 耐腐蝕材料

耐腐蝕材料有鍍鋅鋼板，鍍鋅－鋁鋼板的腐蝕程度較輕[3]，腐蝕速率較低，一般使用在無法涂裝、難以涂裝的部位以及汽車運行中受地面沖擊的部位，主要的目的是使車身表面腐蝕的開始時間往后推遲，一般能夠提高壽命35%以上。鋁鎂合金一般應用于高檔車身或者概念車的制造上，一般轎車很少采用此種材料。

鍍鋅鋼板分為熱鍍鋅鋼板和電鍍鋅鋼板2 種，電鍍鋅鋼板由于價格較高，有部分國外的高檔汽車采用，還應用于高檔電器、電子元件、機芯等電子產品行業。國內主機廠現階段采用熱鍍鋅鋼板制造車身外覆蓋件、下部總成部分鈑金件。

2 車身電泳性能相關的結構及工藝孔的設計方案

2.1 開設合理的工藝孔

車身結構設計時要考慮工藝孔的位置。一般分為進水孔、排氣孔和漏液孔3 種。

進水孔一般開在車身前進的方向，這樣車身進入電泳槽時，槽液能順利流入。車身側圍、門檻以及A、B和C 柱三層板的結構容易形成密閉的空間，電泳漆不方便進入，必須開一定量的孔。但要注意，如果孔徑偏小，會使內腔通電性較差，在電泳漆泳透率不變的情況下，內腔的電泳膜偏薄，甚至局部電泳不上，導致產品質量下降。通常開設直徑20～30 mm 的圓孔。開孔原則，如圖1 所示。

圖1 車身進水口開口原則

排氣孔一般開設在空腔的最上面，這樣電泳液進入后，空氣排出，不會形成空氣腔。如果空氣不易排出，容易導致電泳液無法在鈑金上形成保護膜，容易形成早期腐蝕。排氣孔的數量、大小直接影響白車身在前處理、電泳工序內腔的排氣、進水，一般在不影響結構強度的情況下與工藝時間相匹配，在門檻梁等內部加強板較多的零件頂端開直徑15 mm 以上的孔，以保證內腔清洗質量、清潔度和磷化涂層質量等。

1）對于單件的階梯型梁，要在存在高點的位置開直徑5 mm 以上的排氣孔。在機艙前橫梁幾處高點容易形成氣室，無法進行電泳，所以增加相應的排氣孔來滿足要求。水箱框架上橫梁結構示意圖，如圖2 所示。

圖2 水箱框架上橫梁結構開孔示意圖

2）發動機罩或后背門（后行李箱蓋）在設計時要在最上面的2 個拐角部位設置排氣孔，排氣孔為半徑2 mm 的一個半圓。機蓋總成結構開孔示意圖，如圖3所示。

圖3 發動機機蓋總成結構開孔示意圖

一般在車身上漏液孔和進水孔沒有特別明確的定義，因為在進入電泳槽時，孔的功能是進水，而在離開電泳槽時，該孔就成為漏液孔。一般開在各種梁、盒裝零件、U 形件、封閉腔體、地板、車門最下端等零部件的最低處，這樣可使車身在不同的涂裝槽體中轉換時，不會將前一個槽體的液體帶入下一個處理槽中。漏液孔設置在整個零件的最低點，便于液體的排出。

3）地板面板上的漏液孔直徑為14～45 mm，車身縱梁上的漏液孔直徑在10 mm 以上，側圍下部的漏液孔直徑在20 mm 以上，門檻內部加強板的漏液孔直徑為10～25 mm，其他盒狀件的漏水孔的直徑在6 mm 以上。漏水孔的大小和位置一般也參考標桿車設計，在進行正向設計時，要考慮這些孔的位置和大小預留。一般涂裝要求車身完全出槽后20 s 內液體安全漏完，這樣才不會出現將前一個電泳槽的液體帶到下一個電泳槽中的現象。

4）車門的漏液孔在最低端，而且孔邊要開到包邊的面上，便于漏水。漏水孔的直徑在6 mm 以上。零件設計時要避免有洼陷，以免造成積液，影響涂裝工藝，如果必須要有洼陷特征，則必須要開漏液孔。車門的漏液孔，如圖4 所示。

圖4 車門漏液孔示意圖

5）在車門和車身縱梁上的合適位置開漏液孔，電泳液在電泳時可以順利流出，并且也便于汽車行駛過程中進入的液體順利流出。門檻梁部位斷面結構，如圖5 所示。

圖5 門檻梁部位斷面結構示意圖

6）地板橫梁部位每隔150 mm，就留有一個漏液用的缺口，缺口深度約為5 mm，這樣保證橫梁內不會積存液體，影響車身的耐腐蝕性。對于地板和縱梁上影響整車密閉性的孔，需要用膠堵進行堵塞，從而提高整車密閉性并降低噪聲。門檻梁部位膠堵安裝示意圖，如圖6 所示。

圖6 門檻梁部位膠堵安裝示意圖

2.2 合理的結構設計

某車型后地板備胎坑處缺少部分漏液孔以及存在部分加強筋特征，影響電泳液的流動，進而影響漏液效果。增加3 個漏液孔和導液槽，其增加的漏液孔結構，如圖7 所示。

圖7 車身后地板增加漏液孔結構示意圖

設計零件時不能出現尖角，尖角不但影響沖壓模具的壽命，而且影響涂裝的質量。一般設計要留1 個半徑3 mm 以上的圓角。某零部件尖角優化前后示意圖，如圖8 所示。

圖8 汽車零部件尖角優化示意圖

地板面板在設計加強筋時，不要設計成向下凹的結構，應該設計成向上凸的形狀，如圖9 所示。

圖9 車身地板面板加強筋向上凸結構設計示意圖

3 綜合性防護措施

3.1 噴蠟處理

對于封閉的空腔結構，需要進行噴蠟處理，主要為門檻梁和后輪包部位，噴蠟的孔直徑不能小于20 mm。噴蠟作業完成后應使用膠堵密封，以免汽車使用過程中進水和泥漿等。

一般需要噴蠟的車身部位是側圍的門檻梁等，需要預留噴蠟孔，噴蠟的空腔內部不能設置隔斷，如果結構要求必須設計有隔斷，在隔斷的零件上需要增加直徑20 mm 以上的工藝孔，以便噴蠟工藝的實施。

3.2 合理安排裝配工藝

裝配工藝直接影響零部件的耐腐蝕性能。對于水箱上橫梁等螺接件，將其設計成黑漆件，安排在總裝車間進行裝配，這樣螺接位置的接觸面可以進行良好的涂敷，避免銹蝕的發生。在某車型拆解過程中發現，其加油口蓋的裝配安排在總裝進行，這樣使螺接面涂層涂覆較好，可以預防早期生銹。

3.3 涂敷密封膠

邊緣（棱角、尖角）和縫隙（點焊縫隙、搭接邊、折邊縫等）這些部位的腐蝕速度比自由表面快得多，預防措施是采用點焊密封膠和焊縫密封膠進行填塞，起到防水、提高抗腐蝕能力的作用。在五門一蓋的內外板結合處都要填充折邊膠，在包邊完成后，再涂焊縫密封膠，封住頂端，起到抗腐蝕的作用。車身的涂膠位置一般參考標桿車進行設計，在后期實際生產過程中根據工藝的需求再進行適當調整。

3.4 噴涂PVC涂層

噴涂PVC 涂層的基材為聚氯乙烯樹脂、各種助劑并輔以顏填料；硬度為40～60（邵氏A）；剪切強度需要≥0.7 MPa。PVC 抗石擊涂料的斷面尺寸：前后輪罩內部噴涂厚度為1～1.5 mm、地板下部噴涂厚度為1 mm。一般噴涂在前后輪包區域、地板區域和前圍板下部區域。

地板面板下部因為距離地面較近，容易受到路面的石子等物體的敲擊，造成早期銹蝕。噴PVC 之前要將車身下部的安裝孔遮蔽，以防止零部件安裝困難。

3.5 噴涂裙邊膠

無車身下護板的車身需要噴涂PVC 裙邊膠來進行防護，厚度為150～250 μm，防止在汽車行進過程中被飛濺的石子等雜物碰傷漆面，增加PVC 裙邊膠，可防止因漆面劃傷而造成早期腐蝕。PVC 裙邊膠的基材為聚氯乙烯樹脂、增塑劑、填料和助劑。

3.6 電化學保護

對于車身的電化學腐蝕，在車身的螺接部位可以增加薄錫片，形成微電池，從而減少車身零件的腐蝕。錫片一般放在翼子板安裝點上。

3.7 采用先進的生產工藝

部分高級車輛在頂蓋和側圍區域利用激光焊接的方式，將側圍和頂蓋焊接成一體，然后再進行涂裝處理，可以減少頂蓋與側圍之間因漏水帶來的腐蝕現象發生。

3.8 增加部分附件

在前后輪包處增加防濺墊，部分高端車型在車身下部設計有塑料防護板，將大部分易生銹的金屬件與外部隔開，阻隔了汽車行駛過程中泥水對這些零部件的侵蝕。

在粘貼補強膠片時，必須將鈑金表面的油漬、污漬、鐵銹和粉塵清理干凈，否則膠片容易翹邊或脫落，造成車門外板早期銹蝕。

4 結論

我國地域廣闊，在酸雨、潮濕、氣溫偏高環境下，車輛腐蝕加速，影響了汽車的使用壽命和性能。通過防腐材料的應用、車身結構的合理設計及其他有效措施提升汽車的防腐性能，是我國汽車行業的一種必然趨勢。同時新型防腐材料（鋁合金機蓋、碳纖維材料等）的應用也是必然的發展趨勢。