某汽车车身耐腐蚀性试验

冯昌川，丰刚磊，宋庆源

（北汽福田汽车工程研究总院，北京102206）

随着汽车工业的发展，国内外客户对车辆的耐腐蚀性要求越来越高。近年来，不乏因汽车腐蚀问题而被大量召回的事件，车辆的防腐蚀水平对车辆的销售和出口有直接的影响。汽车的腐蚀，不仅影响汽车的外观，造成环境污染，更重要的是使零部件尺寸减薄，降低其机械强度，影响驾驶安全［1］。车辆防腐蚀是汽车企业必须面对的重点问题。

防腐蚀对整车来说是一项系统工程，国外主流汽车品牌一般有专门的防腐蚀设计手册和腐蚀评价部门，并在产品设计、结构防护、材料选择、制造工艺等阶段开展车辆防腐蚀工作［2］。目前，国内汽车厂对汽车整车防腐蚀性能的认识也在逐步提高，一方面引进国外产品原有的防腐技术，另一方面在逐步开展对整车耐腐蚀性的研究。

本工作通过整车强化腐蚀试验，研究了汽车车身耐腐蚀状况，分析了钢板材质、结构设计、涂胶工艺对车身防腐蚀的影响。

1 试验

试验方法依据标准QC／T 732-2005《乘用车强化腐蚀试验方法》进行，试验强度采用腐蚀速率70μm／a，试验载荷60%。按照该试验参数，10次循环试验的腐蚀结果相当于国内最恶劣地区1a的腐蚀量。试验周期为60次循环，即60d，相当于在国内最恶劣的地区实际使用6a的腐蚀量。每个循环结束，检查车辆腐蚀情况，每10次循环进行系统检查并判定腐蚀级别。

本工作模拟了车辆实际使用时可能遇到的各种腐蚀环境，以便能够更好地考核整车的耐腐蚀性能。1次循环24h，每次循环包括的试验流程如下：高速跑到行驶78km→驻坡（20%坡度）→盐雾喷射（浓度3%）→盐水槽、盐水搓板路（浓度2%）→综合坏路，5.35km→洗车，偶数循环时→自然干噪，7h→高温高湿室存放，10h。

试验开始前的准备工作包括：①对重点需要关注的部位拍照，记录原始信息；②测量车身漆膜厚度；③安装断电开关，以保障安全；④安装监控钢板，以控制腐蚀强度，安装位置为顶棚4个、底盘4个。

采用日本ES-421型盐度计测量盐水浓度，用德国Surfix FN型漆膜测厚仪测量漆膜厚度，盐雾试验室和温湿度试验室为海南汽车试验所定制设备。

2 结果与讨论

2.1 材质对车身防腐蚀的影响

为验证材质对车身防腐蚀性能的影响，在试验样车的发动机外板上搭载了非镀锌板、电镀锌板、热镀锌板，材质分别为DC01、DC01E＋Z和DC51D＋Z。电镀锌板和热镀锌板的镀锌层厚度均为7μm。

不同材质的钢板在30次循环的腐蚀形貌如图1所示。从30次循环的试验结果来看，非镀锌板的划线单边扩蚀达4.2mm，电镀锌板的划线扩蚀为0.9mm，热度锌板的划线扩蚀为0.7mm。可以看出，非镀锌板的扩蚀宽度明显高于镀锌板，此外，非镀锌板的边缘锈蚀严重，并有锈垢堆积，而镀锌板的边缘只有轻微生锈。

图1 不同材质钢板在30循环后的腐蚀情况Fig.1 Corrosion performance of non galvanized plate（a），galvanized plate（b）and hot dip galvanized plate after 30-cycle test

不同材质钢板在10～60次循环的腐蚀情况如图2所示。从图中可以看出，非镀锌板的划线扩蚀宽度明显高于镀锌板，电镀锌和热镀锌板的防腐蚀性能差异不大，在10次循环时均没有出现扩蚀现象，后续试验过程中划线扩蚀程度也较小。

图2 不同材质钢板在试验过程中的划线扩蚀情况Fig.2Scribing corrosion of different plates during the test

图3 为60次循环时不同材质板材的腐蚀形貌。由图3可以看出，非镀锌板边缘漆膜已经锈蚀脱落，而热镀锌和电镀锌钢板的边缘只有轻微腐蚀。

图3 不同材质钢板在60次循环时的腐蚀情况Fig.3 Corrosion performance of different plates after 60-cycle test

从试验结果可以看出，镀锌板的防腐蚀性能明显优于非镀锌板，这是由于在划线处漆膜被破坏后，镀锌层可以起到较好的阴极保护作用。热镀锌板和电镀锌板的防腐蚀性能相当，说明镀锌板的耐腐蚀性能主要与镀锌层厚度有关，而与镀层的结构关系不大。

2.2 结构设计对防腐蚀的影响

车辆强化腐蚀试验前，测量A柱与翼子板间夹缝缝隙宽度，左侧小于0.1mm，右侧大于0.2mm，设计宽度为0.2～1mm，左侧夹缝宽度由于装配失误而导致小于设计尺寸。经30次循环试验，左侧夹缝缝隙已完全腐蚀，并有少量锈垢堆积，如图4（a）所示；而右侧夹缝无腐蚀现象，如图4（b）所示。

左侧夹缝产生腐蚀的原因是由于缝隙较小，容易积存灰尘、泥水、盐水等腐蚀介质而发生缝隙腐蚀。由于水和腐蚀介质的存在，经过初期缓慢的氧化还原反应，使得缝隙内外氧含量、离子浓度以及pH不同，形成“供氧差异电池”［3-4］，促使金属溶解加速，从而导致缝隙腐蚀。

当缝隙宽度非常窄时，腐蚀速率随缝隙宽度的增加而升高，当缝隙宽度为0.1mm左右时，腐蚀速率最大，再增加缝隙宽度，则腐蚀速率降低，当缝隙大于0.2mm时，几乎不产生腐蚀现象。因此，图4（b）右侧A柱与翼子板间夹缝宽度由于大于0.2mm而未发生腐蚀。

图4 30次循环后A柱外板与翼子板间夹缝Fig.4 Crevice between A-pillar and the wing after 30-cycle test（a） left A-pillar （b） right A-pillar

2.3 打胶工艺对防腐蚀的影响

图5和图6为30次循环后部分钢板搭接位置的试验结果照片。从图5（a）和图6（a）可以看出，左前门下尖角和发动机罩左侧尖角均出现腐蚀，且边缘漆膜起泡，原因是由于焊缝密封胶使用量不足导致的。作为对比，右前门下尖角和发动机罩右侧尖角由于焊缝胶较为充分，而无腐蚀现象。

汽车的钢板搭接结构较多，在车门、发动机罩、行李箱盖、侧围等区域均存在搭接结构。搭接位置由于有缝隙的存在，是腐蚀的薄弱环节［5-6］，在钢板搭接位置须适量使用密封胶，特别是在转角处，打胶过少则出现缝隙，导致缝隙腐蚀，过量则容易挤出而形成胶瘤，影响外观。

3 结论

（1）非镀锌板的划线扩蚀宽度明显高于镀锌板，且非镀锌板易出现边缘腐蚀。

（2）热镀锌板和电镀锌板的防腐蚀性能相当，说明镀锌板的耐腐蚀性能主要与镀锌层厚度有关。

图5 30次循环后的车门下尖角Fig.5 The lower sharp corner of the vehicle door after 30-cycle test（a） the left front door （b） the right front door

图6 发动机罩下尖角30次循环照片Fig.6 The lower sharp corner of the engine plate after 30-cycle test（a） the left （b） the right

（3）A柱与翼子板间夹缝宽度小于0.1mm时，经过30次循环试验已完全锈蚀，而当夹缝宽度大于0.2mm时，则可以避免出现腐蚀。

（4）在钢板搭接处，焊缝密封胶不充分的位置锈蚀较为严重，焊缝密封胶较充分的位置在试验过程中无锈蚀。

［1］黄健中.汽车腐蚀与防护技术［M］.北京化学工业出版社，2002.

［2］徐书玲.浅谈汽车防腐评价体系在产品研发过程中的应用［J］.汽车技术，2003，6：25-27.

［3］陈卓，杜翠薇，曹备，等.碳钢缝隙内溶液化学和阳极极化行为研究［J］.电化学，1999，5（2）：145-151.

［4］赵景茂，左禹，熊金平.碳钢在电视缝隙腐蚀闭塞区模拟溶液中的腐蚀行为［J］.中国腐蚀与防护学报，2002，22（4）：193-197.

［5］徐书玲.国产汽车耐腐蚀试验研究［J］.汽车技术，2002，3：21-24.

［6］田富国.商用车的内腔防腐蚀技术［J］.汽车工艺与材料，2008，10：18-21.