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乘用车强化腐蚀试验划线起泡问题浅析宛萍芳陈拯于金鑫金祥（奇瑞汽车股份有限公司试验技术中心安徽芜湖241009）【摘要】简述了乘用车强化腐蚀试验油漆涂层划线处腐蚀的现象，分析腐蚀产生的原因，提出了相应的解决方案。【关键词】强化腐蚀试验、车身漆膜划线、起泡腐蚀1前言国外从上世纪六十年代就开始了模拟汽车实际使用情况的整车道路强化腐蚀试验，随着中国汽车工业的发展以及用户对汽车产品腐蚀要求的不断提高，目前各大汽车厂纷纷开展整车强化腐蚀试验，以考察整车的防腐性能，反映车身结构设计、涂装工艺等方面的问题。本文主要就按QC/T732-2005《乘用车强化腐蚀试验方法》进行强化腐蚀试验后的车身涂层划线处起泡腐蚀情况进行分析。2强化腐蚀试验介绍⑴喷盐雾—模拟沿海地区含盐空气；⑵盐水搓板路、盐水槽行驶和车内地毯撒盐水—模拟北方道路冬季含盐雪水（撒盐化雪）；⑶碎石路行驶—模拟汽车在非铺装路面上行驶时碎石击打对漆膜的破坏；⑷高温高湿室停放—南方湿热地区使用等。这些工况所模拟的环境因素对车身、底盘、发动机仓和电器件造成腐蚀，破坏汽车外观，导致部件功能失效，甚至引起安全问题。各汽车厂根据其产品的市场区域，在对产品进行强化腐蚀试验时选用不同的腐蚀强度，例如通过调整高温高湿室停放时间、盐水路行驶路程和喷盐雾时间，调整的依据就是控制悬挂在试验车上的钢板腐蚀深度。3划线起泡现象车身划线部位：左/右前/后翼子板、左/右前/后门、发动机罩左/右、行李箱左/右、顶盖前/后处，共14处。以下是收集整理的在海南汽车试验研究所开展60循环强化腐蚀试验的两款车及搭载油漆板的试验结果：QC/T732-2005强化腐蚀试验条件（每个循环）试验设施技术条件高温高湿室温度50℃±2℃；湿度95%±3%，12小时。高速行驶高环13圈（78km），前九圈每圈制动一次，80km/h。驻坡（20°）经碎石路到标准坡驻坡两次，驻坡后开关所有门窗一次。盐雾喷射间盐水浓度5%±0.5%NaCl，10min。可靠性路（5350km）强化腐蚀道路行驶14圈（28km）70Km/h。盐水槽盐水深度40mm±10mm，浓度5%±0.5%NaCl，长30m，每5个循环过一次盐水路（可靠性路的一部分）。盐水搓板路盐水浓度2%±0.2%NaCl；长90m，每个循环前两圈过（可靠性路的一部分）。可靠性路（5350km）14圈腐蚀道路结束后进行一圈可靠性坏路试验。检查车间检查所有电器工作情况后打开所有门窗自然干燥7小时。洗车偶数循环清洗汽车外表面（不要冲洗底部）车型/样板情况描述基材性质A车型14处划线均出现起泡腐蚀。冷轧钢板B车型顶盖前/后2处出现起泡腐蚀，其它12处划线均没有起泡腐蚀。顶盖为冷轧钢板，其它部位均为镀锌钢板。油漆板搭载油漆板未起泡腐蚀。镀锌钢板（按正常涂装工艺制备涂层）附图：A车型左前盖B车型左前盖搭载油漆板通过试验结果可以看出：镀锌钢板的漆膜划线处起泡腐蚀情况明显好于普通冷轧钢板。4划线起泡腐蚀的原因分析4.1漆膜划线的具体要求4.2漆膜划线处盐雾腐蚀机理：盐雾对车身碳钢板的腐蚀，主要是导电的盐溶液在金属表面发生吸氧腐蚀，金属铁为阳极，碳钢中的微量碳及非金属油漆涂层为阴极。其电极反应如下：形成“低电位金属－电解质溶液－高电位杂质（涂层）”微电池系统，发生电子转移，作为阳极的金属出现溶解，形成新的化合物即腐蚀物。盐雾腐蚀破坏过程中起主要作用的是氯离子。它具有很强的穿透本领，容易穿透金属氧化层进入金属内部，破坏金属的钝态。而且氯离子具有很小的水合能，容易吸附在金属表面，取代保护金属的氧化层中的氧，使金属受到破坏。同时溶解于盐溶液里（实质上是溶解在试样表面的盐液膜）的氧，能够引起金属表面的去极化过程，加速阳极金属溶解。由于盐雾试验过程中持续喷雾，不断沉降在试样表面上的盐液膜，使含氧量始终保持在接近饱和状态。科学研究证明，钢铁氧化腐蚀的空气相对湿度临界值为70%，当湿度超过这一临界值时，钢铁的腐蚀速率呈指数曲线上升，高温高湿交互作用加速钢铁腐蚀。温度影响盐雾的腐蚀作用非常明显，温度每升高10℃，腐蚀速度提高2～3倍，电解质的导电率增加10～20%，试验温度越高盐雾腐蚀速度越快。从整车强化腐蚀条件可以看出动态强化腐蚀试验每循环经盐雾间喷雾后，再经过盐水路、搓衣板路、可靠性路（碎石击打路面），当车身残留盐液膜后，再在高温高湿室存放12小时，车身漆膜划线处和石子打击后的车身金属表面不停地与CL－、氧气、杂质在高温高湿下进行电化学和化学反应，比静态的单纯盐雾试验强度大的多。5降低划线处起泡腐蚀宽度的控制降低划线处起泡腐蚀宽度的控制措施通常有两类：一是涂装生产过程控制，二是被涂基材和涂装材料的选择。5.1涂装生产过程控制5.1.1涂装前处理在对钢材表面进行除油、磷化处理过程中，有时洁净水冲洗不彻底，微量电解质残留在钢材表面，是影响防腐性的一种隐患。车身钢板涂装前采用磷化工艺可明显的、较大幅度的提高防腐蚀性能。不同的磷化膜组成对电泳漆膜的抗蚀性的影响程度不同，如P比高的磷化膜在湿腐蚀时的阳极部位、阴序号项目要求1划线长度50mm×50mm2划线方式横竖两条线—︱3划线要求两条线之间间隔2mm，划线宽度0.5mm4目标要求30个循环起泡腐蚀双边宽度≤6mm5实际检测结果强化腐蚀试验后冷轧钢板漆膜划线扩蚀宽度均≥10mm极电泳时PH值上升时的磷化膜耐碱性高，并根据被处理的基材性质调节磷化处理类型，从而获得高质量的磷化膜。5.1.2漆膜厚度漆膜变形产生的内应力与漆膜厚度的关系：F挠度∝1/Ea2（式中:E—杨氏模量;α—漆膜厚度）从上式可以看出,漆膜变形与漆膜厚度成反比，厚漆膜可以提高电阻率，提高漆膜刚性，阻止起泡、腐蚀。车身普通冷轧钢板磷化后综合涂装进行的强化腐蚀试验情况（漆膜厚度对划线起泡腐蚀宽度的影响）：但同时需要注意的是，现正常的乘用车车身涂层工艺厚度为90~120µm左右，一般不超过150µm；涂层厚度过厚（超过250~300µm），其抗石击、附着力等性能会降低，所以在实际控制过程中应慎重。5.2被涂基材和涂装材料的选择5.2.1被涂基材试验时涂层划线的目的是为了考察涂层经碰伤后抵抗腐蚀蔓延的能力。为降低划线处漆膜腐蚀，应对施涂的底材加以选择，不同的底材抵抗腐蚀的能力是不同的。钢板表面镀锌，镀锌层一方面可以阻隔腐蚀环境的直接接触，另一方面镀锌层在腐蚀介质表面形成一层致密的、附着性很强的腐蚀产物：氧化锌、氢氧化锌、二氯化锌等对其周围腐蚀介质又起到屏蔽作用，从而阻止了腐蚀的进一步发展，此外，锌的电极电位较铁负，属于阳极性镀层，具有牺牲阳极的保护作用。热镀锌合金化钢板，热镀锌钢板经合金化退火处理后，获得Zｎ－Fｅ合金镀层钢板，其表面是一层较厚的、很致密的、不溶解于水的非活性氧化膜，它能阻止氧化进一步发生。故在易受石子击打的部位使用镀锌钢板能提高车身的耐腐蚀性能。在整车设计时可以考虑在车门、前舱盖等易划伤的部位，使用镀锌钢板，既降低成本又可提高车身防腐蚀性能。5.2.2涂装材料从划线处盐雾腐蚀机理可以看出，划线区的漆膜为阴极，有OH－析出而呈碱性，此时若漆的基料是环氧等耐碱性强的树脂，则不易被碱破坏，若是醇酸等耐碱性弱的树脂，则酯键易被碱所皂化，性能丧失。更由于皂化所生成的水溶性的钠皂的渗透压及腐蚀引起电渗透作用，划线附近的漆膜（阴极部分）极易起泡而脱落，引起锈蚀蔓延。6结论综上分析可知，控制车身划线处起泡腐蚀，我们应在涂装施工的各个环节、前处理、基材和涂料选择上进行控制，从而获得一个完美的车身涂层体系。另涂装完成后，及时用临时防护性产品对涂层进行防护，防止涂层在运输过程中遭到破坏。参考文献：1：王锡春.最新汽车涂装技术[M].北京:机械工业出版社,1999.2：QC/T732-2005《乘用车强化腐蚀试验方法》作者简介：宛萍芳，女，工程师，现任奇瑞汽车股份有限公司试验技术中心表面防护试验室工程师。陈拯，男，助理工程师，现任奇瑞汽车股份有限公司试验技术中心油漆、化学品试验室主管。于金鑫，男，助理工程师，现任奇瑞汽车股份有限公司试验技术中心表面防护试验室试验员。金祥，男，助理工程师，现任奇瑞汽车股份有限公司试验技术中心表面防护试验室试验员。车型车身漆膜厚度值µm）强化腐蚀试验30循环划线处腐蚀情况强化腐蚀试验60循环后平均划线腐蚀双边宽度（mm）1101起泡、腐蚀192109起泡、腐蚀173220无起泡6