汽车车身防腐蚀设计

沈利民 苑雪雷 陈军军 翟永根

（长城汽车股份有限公司）

随着时代的发展，对汽车防腐蚀的要求越来越高，防腐蚀措施就显得尤为重要。汽车涂层的耐候性和耐腐蚀性要求超过汽车的使用寿命，在恶劣的环境下车身保用期需达到10 年以上[1]，不产生穿孔腐蚀，所以车身防腐蚀越来越受到各主机厂的重视。车身结构的防腐设计是保证车身防腐蚀性能的关键，直接影响其他防腐蚀措施的效果。设计时，要使车身结构能够防止腐蚀介质侵入或者积存在关键结构的缝隙间、凹形构件和封闭结构内部。文章介绍了车身结构的防腐蚀措施，可用以指导汽车防腐蚀工作[2]。

1 耐腐蚀材料

耐腐蚀材料有镀锌钢板，镀锌－铝钢板的腐蚀程度较轻[3]，腐蚀速率较低，一般使用在无法涂装、难以涂装的部位以及汽车运行中受地面冲击的部位，主要的目的是使车身表面腐蚀的开始时间往后推迟，一般能够提高寿命35%以上。铝镁合金一般应用于高档车身或者概念车的制造上，一般轿车很少采用此种材料。

镀锌钢板分为热镀锌钢板和电镀锌钢板2 种，电镀锌钢板由于价格较高，有部分国外的高档汽车采用，还应用于高档电器、电子元件、机芯等电子产品行业。国内主机厂现阶段采用热镀锌钢板制造车身外覆盖件、下部总成部分钣金件。

2 车身电泳性能相关的结构及工艺孔的设计方案

2.1 开设合理的工艺孔

车身结构设计时要考虑工艺孔的位置。一般分为进水孔、排气孔和漏液孔3 种。

进水孔一般开在车身前进的方向，这样车身进入电泳槽时，槽液能顺利流入。车身侧围、门槛以及A、B和C 柱三层板的结构容易形成密闭的空间，电泳漆不方便进入，必须开一定量的孔。但要注意，如果孔径偏小，会使内腔通电性较差，在电泳漆泳透率不变的情况下，内腔的电泳膜偏薄，甚至局部电泳不上，导致产品质量下降。通常开设直径20～30 mm 的圆孔。开孔原则，如图1 所示。

图1 车身进水口开口原则

排气孔一般开设在空腔的最上面，这样电泳液进入后，空气排出，不会形成空气腔。如果空气不易排出，容易导致电泳液无法在钣金上形成保护膜，容易形成早期腐蚀。排气孔的数量、大小直接影响白车身在前处理、电泳工序内腔的排气、进水，一般在不影响结构强度的情况下与工艺时间相匹配，在门槛梁等内部加强板较多的零件顶端开直径15 mm 以上的孔，以保证内腔清洗质量、清洁度和磷化涂层质量等。

1）对于单件的阶梯型梁，要在存在高点的位置开直径5 mm 以上的排气孔。在机舱前横梁几处高点容易形成气室，无法进行电泳，所以增加相应的排气孔来满足要求。水箱框架上横梁结构示意图，如图2 所示。

图2 水箱框架上横梁结构开孔示意图

2）发动机罩或后背门（后行李箱盖）在设计时要在最上面的2 个拐角部位设置排气孔，排气孔为半径2 mm 的一个半圆。机盖总成结构开孔示意图，如图3所示。

图3 发动机机盖总成结构开孔示意图

一般在车身上漏液孔和进水孔没有特别明确的定义，因为在进入电泳槽时，孔的功能是进水，而在离开电泳槽时，该孔就成为漏液孔。一般开在各种梁、盒装零件、U 形件、封闭腔体、地板、车门最下端等零部件的最低处，这样可使车身在不同的涂装槽体中转换时，不会将前一个槽体的液体带入下一个处理槽中。漏液孔设置在整个零件的最低点，便于液体的排出。

3）地板面板上的漏液孔直径为14～45 mm，车身纵梁上的漏液孔直径在10 mm 以上，侧围下部的漏液孔直径在20 mm 以上，门槛内部加强板的漏液孔直径为10～25 mm，其他盒状件的漏水孔的直径在6 mm 以上。漏水孔的大小和位置一般也参考标杆车设计，在进行正向设计时，要考虑这些孔的位置和大小预留。一般涂装要求车身完全出槽后20 s 内液体安全漏完，这样才不会出现将前一个电泳槽的液体带到下一个电泳槽中的现象。

4）车门的漏液孔在最低端，而且孔边要开到包边的面上，便于漏水。漏水孔的直径在6 mm 以上。零件设计时要避免有洼陷，以免造成积液，影响涂装工艺，如果必须要有洼陷特征，则必须要开漏液孔。车门的漏液孔，如图4 所示。

图4 车门漏液孔示意图

5）在车门和车身纵梁上的合适位置开漏液孔，电泳液在电泳时可以顺利流出，并且也便于汽车行驶过程中进入的液体顺利流出。门槛梁部位断面结构，如图5 所示。

图5 门槛梁部位断面结构示意图

6）地板横梁部位每隔150 mm，就留有一个漏液用的缺口，缺口深度约为5 mm，这样保证横梁内不会积存液体，影响车身的耐腐蚀性。对于地板和纵梁上影响整车密闭性的孔，需要用胶堵进行堵塞，从而提高整车密闭性并降低噪声。门槛梁部位胶堵安装示意图，如图6 所示。

图6 门槛梁部位胶堵安装示意图

2.2 合理的结构设计

某车型后地板备胎坑处缺少部分漏液孔以及存在部分加强筋特征，影响电泳液的流动，进而影响漏液效果。增加3 个漏液孔和导液槽，其增加的漏液孔结构，如图7 所示。

图7 车身后地板增加漏液孔结构示意图

设计零件时不能出现尖角，尖角不但影响冲压模具的寿命，而且影响涂装的质量。一般设计要留1 个半径3 mm 以上的圆角。某零部件尖角优化前后示意图，如图8 所示。

图8 汽车零部件尖角优化示意图

地板面板在设计加强筋时，不要设计成向下凹的结构，应该设计成向上凸的形状，如图9 所示。

图9 车身地板面板加强筋向上凸结构设计示意图

3 综合性防护措施

3.1 喷蜡处理

对于封闭的空腔结构，需要进行喷蜡处理，主要为门槛梁和后轮包部位，喷蜡的孔直径不能小于20 mm。喷蜡作业完成后应使用胶堵密封，以免汽车使用过程中进水和泥浆等。

一般需要喷蜡的车身部位是侧围的门槛梁等，需要预留喷蜡孔，喷蜡的空腔内部不能设置隔断，如果结构要求必须设计有隔断，在隔断的零件上需要增加直径20 mm 以上的工艺孔，以便喷蜡工艺的实施。

3.2 合理安排装配工艺

装配工艺直接影响零部件的耐腐蚀性能。对于水箱上横梁等螺接件，将其设计成黑漆件，安排在总装车间进行装配，这样螺接位置的接触面可以进行良好的涂敷，避免锈蚀的发生。在某车型拆解过程中发现，其加油口盖的装配安排在总装进行，这样使螺接面涂层涂覆较好，可以预防早期生锈。

3.3 涂敷密封胶

边缘（棱角、尖角）和缝隙（点焊缝隙、搭接边、折边缝等）这些部位的腐蚀速度比自由表面快得多，预防措施是采用点焊密封胶和焊缝密封胶进行填塞，起到防水、提高抗腐蚀能力的作用。在五门一盖的内外板结合处都要填充折边胶，在包边完成后，再涂焊缝密封胶，封住顶端，起到抗腐蚀的作用。车身的涂胶位置一般参考标杆车进行设计，在后期实际生产过程中根据工艺的需求再进行适当调整。

3.4 喷涂PVC涂层

喷涂PVC 涂层的基材为聚氯乙烯树脂、各种助剂并辅以颜填料；硬度为40～60（邵氏A）；剪切强度需要≥0.7 MPa。PVC 抗石击涂料的断面尺寸：前后轮罩内部喷涂厚度为1～1.5 mm、地板下部喷涂厚度为1 mm。一般喷涂在前后轮包区域、地板区域和前围板下部区域。

地板面板下部因为距离地面较近，容易受到路面的石子等物体的敲击，造成早期锈蚀。喷PVC 之前要将车身下部的安装孔遮蔽，以防止零部件安装困难。

3.5 喷涂裙边胶

无车身下护板的车身需要喷涂PVC 裙边胶来进行防护，厚度为150～250 μm，防止在汽车行进过程中被飞溅的石子等杂物碰伤漆面，增加PVC 裙边胶，可防止因漆面划伤而造成早期腐蚀。PVC 裙边胶的基材为聚氯乙烯树脂、增塑剂、填料和助剂。

3.6 电化学保护

对于车身的电化学腐蚀，在车身的螺接部位可以增加薄锡片，形成微电池，从而减少车身零件的腐蚀。锡片一般放在翼子板安装点上。

3.7 采用先进的生产工艺

部分高级车辆在顶盖和侧围区域利用激光焊接的方式，将侧围和顶盖焊接成一体，然后再进行涂装处理，可以减少顶盖与侧围之间因漏水带来的腐蚀现象发生。

3.8 增加部分附件

在前后轮包处增加防溅垫，部分高端车型在车身下部设计有塑料防护板，将大部分易生锈的金属件与外部隔开，阻隔了汽车行驶过程中泥水对这些零部件的侵蚀。

在粘贴补强胶片时，必须将钣金表面的油渍、污渍、铁锈和粉尘清理干净，否则胶片容易翘边或脱落，造成车门外板早期锈蚀。

4 结论

我国地域广阔，在酸雨、潮湿、气温偏高环境下，车辆腐蚀加速，影响了汽车的使用寿命和性能。通过防腐材料的应用、车身结构的合理设计及其他有效措施提升汽车的防腐性能，是我国汽车行业的一种必然趋势。同时新型防腐材料（铝合金机盖、碳纤维材料等）的应用也是必然的发展趋势。