防止车身搭铁部位锈蚀问题的研究

饶淑娟，王振忠，李 汉，王明锦，吴成明，赵福全

（吉利汽车研究院，浙江 杭州 311228）

汽车用电器负极导线的接线片，通常用螺栓就近拧紧在车身固定点上，利用金属车身形成电气回路，对这种电气连接方式，通称为搭铁或俗称为接地。

如果车身搭铁部位出现锈蚀，将使搭铁部位电气回路的导电性能下降、电气参数发生改变、用电器不能正常工作，严重时汽车不能正常驾驶。

然而搭铁部位的锈蚀问题，无论在过去或现在，一直都是各车型经常出现，且使人感到困扰和很难根治解决的实际问题。因此，如何防止和解决搭铁部位锈蚀的问题，无论是对减少汽车故障、保证汽车正常驾驶，还是保障人民生命财产安全，都具有十分重要的意义。

1 搭铁部位锈蚀的主要原因分析

为满足汽车车身装饰和防腐的要求，一般都要对车身进行涂装处理。但由于油漆是绝缘体，油漆涂层有碍导电回路的形成，因此有很多汽车厂在车身进入涂装前，先用遮蔽螺栓拧紧在车身各搭铁部位的螺纹孔上，将各搭铁部位遮蔽 （传统遮蔽螺栓安装见图1），然后再进行中涂漆层和面涂漆层的喷涂，待涂装作业结束后，再将遮蔽螺栓拆下。传统车身涂装 （含遮蔽螺栓安装、拆卸）流程如图2所示。

由于遮蔽螺栓的遮蔽，使得车身各搭铁部位的螺纹孔和螺纹孔端面，都未被油漆涂覆。用这种传统的做法，虽然可使新出产车辆的搭铁可靠性得到改善，但由于各搭铁部位螺纹孔和螺纹孔端面没有得到任何防腐层的保护，所以在车身贮存、周转过程中，特别在雨季和潮湿环境下极易锈蚀；而且在车辆使用过程中，还会随着使用时间的不断增长，锈蚀程度也会不断加剧。

经过分析，我们认为锈蚀之所以不断加剧，除大气中含有SO2、CO2、O2和雨水、洗车等因素影响外，电化学腐蚀更是不可忽视的主要因素。

众所周知，用电器负极导线的接线片是用H62黄铜制成的，车身是用钢板制成的，由于钢板与黄铜存在着电位差，空气中又有水分、CO2、SO2的同时存在，这样在各搭铁部位处就形成了一个个原电池；由于铁电位高于铜电位的缘故，使得搭铁部位处钢板失去电子，与空气中水分、CO2、O2产生化学反应， 生成Fe3C和Fe2O3［1］，使得车身搭铁部位的螺纹孔和螺纹孔端面逐渐发生电化学腐蚀，即逐渐发生锈蚀。车身搭铁部位螺纹孔、螺纹孔端面锈蚀状况如图3所示。

由于搭铁部位的逐渐锈蚀，使得搭铁部位的搭铁功能和可靠性逐渐下降，甚至造成搭铁功能失效，用电器不能正常工作，严重时还会影响汽车的正常驾驶。对此，作者为如何解决和防止车身搭铁部位锈蚀的问题，进行了潜心的研究，并提出以下防止和解决搭铁部位锈蚀的具体办法。

2 防止车身搭铁部位锈蚀的具体办法

2.1 优化工艺流程，解决搭铁螺纹孔锈蚀问题

为使车身保证搭铁的可靠性，很多汽车厂一直在沿用传统的车身涂装工艺流程，即在车身进入涂装作业前，先安装遮蔽螺栓，将车身各搭铁部位遮蔽，然后再进行涂装作业，待涂装作业结束后，再将遮蔽螺栓拆下 （见图2）。

经过分析，我们认为采用这种传统工艺流程的做法，只是解决了新出产车辆电气搭铁的可靠性，却不能阻止以后电化学腐蚀的发生和蔓延。

经过研究，将涂装工艺流程进行了优化，把遮蔽螺栓改在车身经磷化、电泳后安装，然后再进行中涂漆层和面涂漆层的喷涂，待车身涂装作业完成后，再将遮蔽螺栓拆下。优化后车身涂装 （含遮蔽螺栓安装、拆卸）流程如图4所示。

由于采取以上工艺流程的改进措施，使得螺纹孔内表面和螺纹孔端面附着了磷化、电泳保护层，在一定程度上解决了螺纹孔内表面锈蚀的问题，但在螺纹孔端面仍然存在着中涂漆层和面漆漆层漏涂的问题，不但影响外观，还直接影响到车身防腐性能的要求。

2.2 改变遮蔽螺栓安装方法，解决螺纹孔端面漏涂问题

传统的遮蔽螺栓安装法，是将遮蔽螺栓直接拧紧在车身搭铁部位处 （见图1），使得遮蔽螺栓头部的下端面与车身紧密贴合，因此会出现螺纹孔端面中涂漆层和面涂漆层漏涂的问题。

为此，我们改变了遮蔽螺栓通常的安装方法，即采取预留间隙的安装法，在遮蔽螺栓安装时，有意使遮蔽螺栓头部下端面与搭铁部位螺纹孔端面保持一定的、足以满足喷漆要求的距离L （见图5）。

由于采用此办法，使得搭铁部位螺纹孔端面与车身同时得到充分的喷漆处理，车身电气搭铁可靠性和防腐性能都达到了要求。

2.3 用PUR材质制成的遮蔽孔塞代替钢质遮蔽螺栓

在传统的涂装作业中，所采用的遮蔽螺栓通常是用钢质材料制成的。在遮蔽螺栓随车身涂装处理后，螺栓头部会随不同颜色的车身，覆有不同颜色的油漆，拆卸后又会粘染灰尘和杂质，对这种经过使用后的遮蔽螺栓，将很难清洁处理和重复使用，何况钢质遮蔽螺栓的材料和制造成本较高，安装与拆卸不但需要工具，而且作业时间较长，工作效率较低，是生产成本中不容忽视的浪费。

为了降低生产成本，我们又提出了用PUR（Polyurethane Reactive，聚氨酯）材料制作遮蔽孔塞 （以下简称孔塞）的设想，因为用PUR材料制成的孔塞，不但具有材料成本低、制造成本低的优势，而且还可以简化孔塞安装与拆卸的操作、减少操作工时、提高生产效率，有利降低生产成本。

经过反复的研究与试验，我们终于研究出适于制作孔塞用的PUR改性材料，这种经过改性的PUR材料，不但具有一定的弹性、韧性、抗拉强度，还具有随温度升高膨胀和耐180℃高温的特点。

在此基础上，我们对采用钢质遮蔽螺栓的安装方法、遮蔽原理进行了分析，并设计和研制出PUR遮蔽孔塞，见图6。

因为新研制的遮蔽孔塞的形状是圆柱形，从根本上解决了螺纹孔端面被遮蔽的问题，在孔塞安装时，利用改性PUR材料具有的弹性和韧性，只需用适当的力将其推入；在后续涂装作业中，孔塞将随烘烤温度的升高，胀紧在螺纹孔内不会脱落 （见图7）；涂装作业结束后，只需用夹钳拉拔拆卸，这是因为经过改性的PUR材料具有一定的弹性、韧性和抗拉强度，能有效保证PUR孔塞的顺利拔出。

3 总结

作者针对车身搭铁部位锈蚀的问题，进行了广泛调查、深入分析和潜心研究，阐述了车身搭铁部位锈蚀的主要原因，提出了解决问题的具体办法和改进措施，解决了长时间以来各车型难以解决的汽车车身搭铁部位锈蚀的问题，保证了汽车电气搭铁的可靠性，保证了汽车的正常驾驶，保障了人们生命财产安全。经过有关专家评议认为:本文所提出的有关解决问题的办法和改进措施，具有很好的推广和使用价值。

［1］秦国治，田志明.防腐蚀技术及应用实例［M］.北京:化学工业出版社，2002.