汽车防腐设计

车身腐蚀直接关系着汽车的外观和使用寿命，是汽车制造和腐蚀防护的重点研究 课题之一，国内的整车防腐设计和检测还处于起步阶段， 本文从结构、材料和制 造工艺三方面重点介绍了提高汽车车身防腐性能的措施， 技术未来的研究方向。 文/张菊香上海大众汽车有限公司质保实验室 并指出了汽车车身防腐 随着汽车工业的快速发展，汽车车身腐蚀已经成为人们日益关注的问

题。汽车车身腐蚀可以分为外观腐蚀， 结构腐蚀和穿孔腐蚀。外观腐蚀指车身外 观损伤和锈蚀，直接影响汽车美观和顾客满意度；结构腐蚀指车身结构件发生腐 蚀，直接影响汽车安全性和使用寿命；穿孔腐蚀指汽车内腔或接缝处由于防腐能 力薄弱，腐蚀介质容易堆积导致车身锈穿， 严重影响汽车外观和使用寿命，央视 曝光的汽车腐蚀问题就属于汽车车身穿孔腐蚀。 目前国内的整车防腐设计和检测 还处于起步阶段，如何通过优化结构、材料和制造工艺的设计以保证整车防腐质 量是各汽车公司研究的重点。

汽车设计的防腐措施 结构设计

汽车设计工程师在结构强度等方面具有很好的设计能力，而往往忽略了 结

构对车身防腐蚀性能的影响，但是很多腐蚀生锈问题都是由不合理的结构设计 造成的，因此在车身设计阶段应重点考虑：

（1接缝设计

汽车车身由金属钢板拼焊而成，拼焊缝隙本身就是涂装的薄弱部位，

而且水，泥污等腐蚀介质容易在缝隙堆积， 导致金属钢板迅速腐蚀。因此在设计 时需注意开口根据汽车行驶方向，朝向水等腐蚀介质难以进入的方向，如图“接 缝开口设计示意图”所示；结构设计中注意尽量使用整块钢板冲压，减少缝隙。 车身接缝设计还要充分考虑后续涂装， 密封，注蜡的匹配性，因此接缝设计是一 个综合考虑的结果。

（2）空腔设计

车身空腔对增加汽车强度和减少汽车重量都非常重要，空腔的位置、

形状和密封性不仅直接影响车身的电泳、 喷蜡和涂胶等工序，而且不合理的空腔 设计会造成排气排水不畅，产生电泳盲区以及酸、碱残留，产生腐蚀，严重时会 导致穿孔腐蚀，因此空腔设计应合理布局空腔位置， 以提高电泳、注蜡等防腐工 艺的可实施性，便于后续涂胶密封，不仅可以隔绝外界腐蚀介质，避免腐蚀，而 且可以达到汽车减噪效果。空腔腐蚀是最常见的车身腐蚀之一，除了优化结构设 计，很多汽车公司采用空腔注蜡以及高耐蚀材料等空腔防锈技术。

(3)工艺孔设计

为了满足电泳，注蜡和安装等工艺需要，车身设计了很多工艺孔。 这

些孔的数量，位置，尺寸，间距和分布等都直接影响涂层和蜡的分布以及腐蚀 物质的堆积，进而影响车身防腐性能，因此在设计阶段时就要充分注意在满足车 身强度和刚度的前提下，内腔尽量增加电泳工艺孔以提高漆膜厚度， 结合电泳生 产线和车身空腔结构，合理设计和布置放气孔，避免气室，产生电泳盲区。工艺 孔的设计不仅要充分考虑对车身防腐性能的影响，而且还涉及冲压模具和成本， 焊接夹具和定位，车身强度和刚度，减噪等，设计过程中需要多方考虑，才能达 到最优的效果。

材料选择

车身材料不仅关系车身强度和刚度等安全性和舒适性，而且直接影响 防

腐性能和使用寿命。因此如何合理选择车身材料一直是汽车设计的重要内容。 目前使用较多的车身材料包括中低强度钢板，高强度钢板和铝合金。

(1中低强度钢板

用于汽车车身的中低强度钢板一般有非镀锌钢板和镀锌钢板。世界 各

国的汽车行业大多使用镀锌钢板以增强车身的抗腐蚀性，

瑞典腐蚀研究所调查

表明，非镀锌钢板一般仅能满足6年防腐，要满足12年防腐必须采用双面镀锌 钢板(镀锌层7?io卩m。目前汽车上常用的镀锌钢板有热镀锌钢板和电镀 锌钢板，为了防止钢板在运输和存储过程中发生锈蚀， 热镀锌钢板一般采用涂油 保护，电镀锌钢板一般采用预磷化保护。镀锌钢板的锌层厚度、种类和表观质量 直接影响汽车车身防腐性能，因此选择合适的镀锌钢板是车身钢板材料设计的重 点。

(2)高强度钢板

随着汽车轻量化进程，高强度钢板在汽车上的应用也越来越广泛, 为了解决高强度钢板成型困难的问题，可以采用先进的热成型技术。普通镀锌层 会在高温冲压下被破坏，因此开发合适的涂层是高强度钢板进一步推广应用的重 要方面。

欧美已开发出Al-Si，Fe-AI，Zn-Fe等涂层，不仅可以避免钢板在热成 型过

程中形成氧化皮，影响电泳漆的结合力，而且涂层本身具有一定的防腐作用， 可以减少结构腐蚀，提高了整车防腐质量和使用寿命，由于涂层在热成型过程中 容易堆积，刮伤，严重时会造成基材开裂，因此目前带涂层的高强度钢板及成型 技术为国外垄断，主要依赖进口。

（3）铝合金铝

具有重量轻，易成型，耐腐蚀性能好等优点，因此是降低车身重量，

提高车身防腐性能和寿命的理想材料。由于纯铝相对较软，为了满足车身强度要 求，很多车型采用了铝合金和钢，以及高强度钢板混合使用的车身， 但是铝和钢 之间存在电位差，容易产生接触腐蚀，电位较负的铝会被腐蚀，影响汽车美观和 寿命，因此如何有效避免铝和钢的接触腐蚀是采用铝钢混合结构的关键。

目前解

决接触腐蚀的主要方案是采用胶水和密封材料隔离腐蚀介质， 或在铝和钢之间增 加垫片避免接触。随着车身结构设计的优化以及新密封工艺的不断开发，铝合金 在车身上的应用越来越广泛。

制造工艺

汽车制造主要包括冲压，焊装，涂装和总装四个工艺，每个工艺对 车

身防腐都有影响。冲压是汽车车身制造第一步，对车身防腐的影响主要是冲压 毛刺，冲压油和冲压表观质量。

冲压表观质量平滑，避免表面杂质残留，尽量减少镀锌层损伤。

大众、通用、福特等很多汽车公司已经把冲压工艺作为汽车车身防腐的重 要

质量控制点。焊装是将冲压好的车身板件通过焊接拼装成白车身， 下降。

涂装工艺是汽车车身防腐的关键工序， 主要包括预处理、电泳、底部PVC 粗

细密封、门槛PVC中涂、色漆、清漆和空腔注蜡。

应注意：a）预处理要求车身表面形成均匀、致密的磷化膜； b）电泳 要

求无刮痕，无针孔，无流平，无龟裂等，并能满足厚度检测，腐蚀实验，附着 力检测，液态蜡的湿润性能评价等工艺和性能评价标准；

d）合理布局粗细密，

提高车身防腐性能；e）选择合适的中涂层，加强电泳漆与面漆之间的结合力； f）清漆不仅美化汽车外观，同时也要能抵挡如阳光辐射、雨水、含盐物质、含 酸物质

应避免焊缝

气孔，氧化皮，焊渣，镀锌层损伤等缺陷，导致油漆结合力差，镀锌钢板防腐性 能