汽车车身防腐工艺提升应用思考

2022-07-13 16:08:59 作者：汽车材料网来源：汽车材料网分享至：

1 引言

随着社会经济发展水平的提升，人们的生活质量得到了改善，在生活方式方面产生了巨大的变化，其中，汽车作为人们的日常交通工具之一，需求量不断攀升，行业内的竞争也愈发激烈。与此同时，人们对于汽车质量的标准也在逐渐提升，而车身涂装的反腐功能作为车身的核心组成部分之一，更加受到人们的重视。因此，必须进一步提升汽车车身反腐工艺的技术水平与应用水平，为汽车用户提供高质量的防腐服务。

2 汽车研发车身防腐设计

汽车最为日常的交通工具，其在市场中的价值定位与自身的使用周期有着密不可分的联系。在汽车的设计过程中，防腐设计是提升汽车使用周期的有效应对方式，具体来说则是针对汽车车身中外观腐蚀、结构腐蚀和穿孔腐蚀等腐蚀问题进行处理。汽车车身中的外观腐蚀问题将会直接影响到汽车的外观，破坏汽车的视觉效果，而结构腐蚀问题则是发生在汽车的车身的结构件中，对于汽车结构的安全性与稳定性来说极具威胁性，是减少汽车使用周期的主要原因之一。最后是穿孔腐蚀，穿孔腐蚀通常发生在汽车车身的内腔与外部接缝处，这些区域由于自身的特殊性在防腐处理上相对较弱，因此更容易遭到腐蚀，穿孔腐蚀的初期所产生的影响并不明显，但持续腐蚀将会导致锈蚀穿孔的问题，对汽车车身造成严重损害。

目前，汽车研发中车身防腐方面的设计主要以虚拟开发、结构设计、虚拟仿真验证以及实物验证几个部分组成，其中，实物验证是最为核心的环节。为确保汽车车身防腐工艺能够达到用户的使用需求，必须在实物验证环节中针对汽车的车身结构、制造工艺等进行多次验证，并且在验证时也应采用综合性的验证方式，确保防腐设计符合防腐标准，避免车辆在后续的使用过程中出现腐蚀问题。

3 采用同步工程的轿车车身设计

20世纪80年代，同步工程作为车辆防腐性能的核心助力之一在业内迅速推广，覆盖了大部分车辆的结构设计。同步工程（Simultaneous Engineering）是一项综合性的技术工程，它能够实现产品研发过程的集中处理，同时还提供了能够并行的体系化系统模式，在一定程度上提升了汽车研发和制造的效率。此外，同步工程还将大量新型技术融入到了车身内腔结构的防腐工艺中，如CAS、CAD、CAE以及CAM技术等，从技术层面提升了车身设计中防腐工艺的综合水平，为未来防腐工艺的发展提供了广阔的改良空间[1]。

同步工程具体来说则是在研发新型车身结构时针对其中结构设计问题进行一系列的测试，分为以下几个步骤：（1）将研发的新型车型进行拆解，明确其中存在的结构缺陷或是设计问题；（2）将现存问题划分为不同种类，重点解决对汽车生产过程有不利影响的部分。通过以上两个环节，汽车车身研发与制造过程的综合质量与水平得到了有效保障，车身的防水性、防锈性与抗腐蚀性等都能够得到提升，对车辆防腐工艺的提升来说是有利的基础条件。随着汽车研发与制造行业的发展，业内的竞争愈发激烈，汽车公司逐渐意识到车身防腐工艺与车辆价值之间的重要联系，对于同步工程的重视成都不断提升，在未来汽车行业的发展过程中，同步工程依然会是车身设计中的核心部分[2]。

3.1 整体布置和外形设计

为确保轿车的抗腐蚀性，在进行轿车整体布置时也应予以一定的抗腐蚀处理，目前常见的处理方式是减少封闭区域的设施，尽可能地创造开放空间，保证车辆内部通风、散热等需求能及时得到满足，避免由于腐蚀介质堆积而造成腐蚀现象。

3.2 涂装工艺泄液孔的设计

泄液孔是车身涂装工艺中的设计环节，而这一部分对于车身防腐性能的提升来说也有着一定的积极意义。通常来说，在车身涂装前处理电泳工艺中，车身将有15道工序在槽液中进行，对此，必须避免加工过程中不同工序间残液渗漏的问题，否则将会导致严重的污染与腐蚀问题。常见的问题如下：

1）槽液间的污染破坏了原有槽液的功能，直接影响到其中车身加工的质量；

2）渗漏的槽液填充至车身内腔部分，难以进行后续的内腔防腐处理；

3）大量槽液堆积产生兜槽液现象，处理难度较高，提升了车辆的加工成本；

4）内腔由于受到槽液的影响，不能够形成完整的电场效应，电泳过程出现缺陷，由此导致内腔的泳透力达不到防腐设计的标准。

因此，车辆内部安置泄液孔是很有必要的，但不可忽视的是，泄液孔的安置也需要注意以下几个细节：

1）地板总成中的泄液孔必须分散安置于前、中、后三个环节中，且泄液孔应当控制在直径30mm左右，确保其能够发挥出自身功能；

2）门槛梁、车架纵梁A.B.C立柱及各封闭梁等部分的泄液孔应与地板区分开来，适当缩小泄液孔的直径，15～25mm最佳；

3）车门与车盖的内板也应安置若干个6mm泄液孔。

泄液孔的安置原则并非一成不变的，应当依照相关汽车的使用需求与制造方案等实时调整，从而确保汽车车身制造加工的实际质量。

4 涂装前处理电泳涂装工艺

根据目前汽车研发与制造行业的实际状况来看，在车身涂装工艺中，阴极电泳底漆是最具防腐性能的车身涂装，因此，如何将该涂装正确应用于车身的前处理与涂装环节中成为汽车公司需要解决的问题。

4.1 金属锈蚀机理

原金属发生氧化反应并以金属氧化物的形式附着于表面，随后对内部结构进行腐蚀，通常来说，汽车车身的金属腐蚀现象即是这个原理。

而电化学腐蚀则是由于车身中复杂的金属种类而产生了电位差，由此导致部分金属失去了自身原本的正电荷离子并产生电化学腐蚀现象。

事实上，轿车作为日常使用的交通工具，其所面临的使用环境也是复杂多样的，而极端情况下轿车也不可避免地会受到影响，以下几种情况为例：

1）湿气的影响：在湿气过重的情况下，车身中的泥沙、污垢等受到湿气的影响难以脱落，逐渐堆积，最终与水分反应，不利于腐蚀现象的缓解；

2）湿度的影响：倘若汽车位于湿度相对较高的地区，车身中的腐蚀现象将会加速，对车身造成更为严重的影响；

3）温度的影响：高温环境下的空气循环将会变慢，车身结构中空气流通不好的区域将会受到腐蚀的进一步损害。

对于这些问题，涂装前处理电泳涂装工艺予以了科学有效的解决方案。具体来说则是通过电泳涂装在汽车的车身表面中构建“保护层”，以磷化膜和底漆来降低车身表面与外部接触的接触频率，从金属腐蚀的机理上解决腐蚀问题。

4.2 前处理工艺

为确保汽车车身的实际质量能达到防腐的标准需求，汽车企业通常会在涂装前处理中采用脱脂处理的方式来提升车身表面的防腐效果。

在车身前处理工艺中，磷化处理也是一种常见的防腐措施。磷化处理的原理是通过磷酸的离解反映在车身金属表面上构建磷化膜，从而提升车身表面结构的附着力并提升抗腐蚀的能力。

4.3 电泳工艺

20世纪60年代，一些汽车公司开始使用电泳涂漆法来优化汽车车身的涂漆工艺，而这种技术也凭借自身的优势特征迅速在业内推广并普及。不仅如此，该工艺也在应用过程中不断完善，20世纪70年代，阴极电泳在汽车涂漆中的应用逐渐普及，其在技术层面上的优势远超阳极电泳，发展至今已然成为汽车行业中不可替代的涂漆工艺。

阴极电泳涂装所用的涂料多为水溶性涂料，在涂漆过程中主要负责车身钢板外的表面和车底部分。通过对车身进行电解沉积处理，进而完成电泳涂漆的过程，具体流程如下：（1）将车身浸入电解槽内（重点把控电解槽内槽液固体分含量、MEQ与PH值等参数）；（2）使用超滤设备预制UF溶液，随后使用UF溶液冲洗车身，尤其是夹缝、封闭梁等区域；（3）使用去离子水清洗车身，去除车身上的杂物；（4）以175～185℃的温度对车身进行烘干处理，固化点焊密封胶，进一步强化车身的质量。

5 涂装工艺设备

在汽车车身的涂装过程中，涂装设备的质量在很大程度上影响着车身的涂装质量与水平，同时也是车身防腐性能的重要影响因素。依照目前汽车研发与制造行业的发展状况来看，大多汽车公司采用电泳输送前处理电泳设备，以德国DURR公司设计的RODIP-3输送机系统，EISENMANN公司设计的Vario-Shuttle多功能穿梭式输送机系统等先进涂装工艺设备已然具备了较高的专业程度，是未来涂装工艺发展过程中的核心设备支撑之一。

5.1 输送机运行方式

以RODIP-3输送机系统和Vario-Shuttle多功能穿梭式输送机系统为例，这类先进的电泳输送设备在运行方式方面整体相似，皆使用槽内反转、摆动的形式进行涂装。此类涂装设备的工艺技术整体较为成熟，在进行汽车涂装时有以下优势特征：

1）与传统的涂装设备相比，该类设备从技术层面解决了原有的气泡问题。在传统涂装设备的运行方式中，车身以倾斜45°的方式进入电解槽内，此时车身部分中存在的气泡并不能得到处理，阻碍了电泳膜的涂装，由此削减了车身的防腐性能。而RoDip-3技术则是通过360°反转车身的方式全方面消除车身中的气泡，为后续电泳膜的安置提供了基础保障。

2）该类设备采用翻转车身的方式出入电解槽，大幅度缩减了槽液的流动周期，降低了电泳漆与超滤液槽之间的接触时间，进而达到控制超滤液槽中固体分含量的效果，最终在深度清洗车身的同时美化车辆外观，提升汽车车身的综合效果。

3）与普通涂装设备相比，RoDip-3系统的外表面膜厚波动严格控制在1.5um以下，而非常规的4um，更薄的电泳漆薄膜厚度所带来的提升时泳透率的增加，是提升车身防腐性能的有效途径。

5.2 前处理电泳相关工艺设备

除去主要的前处理电泳工艺设备，电泳工艺的附属设备也会影响到车身的防腐效果。以前处理除铁屑系统、除油系统、磷化除渣系统以及RO系统等设备为首的配套工艺设备一方面能够协助核心工艺设备运行，清除电解槽液中的杂质，另一方面则是提升车身脱磷、磷化过程的实际效果，避免由于质量问题而影响到电泳涂装的综合性能，尤其是车身的防腐能力。

6 汽车制造中车身防腐

6.1 电泳液防腐

根据目前汽车研发与制造行业对于车身防腐的发展状况来看，电泳液防腐仍是汽车涂装过程中提升防腐性能的首要途径。在过去的涂装应用过程中，大多汽车公司采用阳电脉来进行汽车电泳液的涂装，但随着阴极电泳的出现，阳电泳的缺陷愈发突出，逐渐被阴电泳所替代。阴电泳防腐的运行原理是使用阳离子作为涂抹离子，携带正电，而工件则作为阴极与涂抹离子配合运行，最终由涂抹离子沉积构成电泳膜，也就是阴电泳。在电泳液防腐的实际落实过程中，操作人员会将车身直接浸入电泳槽中，采用浸涂的方式进行防腐涂装。电泳池中通常采用直流电场的方式引导电泳树脂向车身移动，进而构成相对均匀的保护膜。需要注意的是，由于车身的结构复杂多样，即使使用浸涂的方式也不能够实现车身结构的全方面覆盖，此时应安置一定的电泳液孔帮助电泳血液流动，进而覆盖到更多的结构区域。

6.2 防护蜡防腐

随着汽车工艺的提升，车身防腐的方式也逐渐走向多元化，防护蜡防腐也逐渐成为主要的防腐方式之一。在防腐蜡的使用过程中，操作人员大多使用喷腊或是注蜡的方式来对车身结构构件和表面、内腔等部分进行处理，与电泳漆相互配合，主要负责电泳涂装中无法覆盖的区域。常用的加温注蜡和灌蜡工艺如下：

加温注蜡工艺：前处理→注蜡→烘干→晒干→去除余蜡→堵孔→总装。在此过程中，操作人员应当精确把控各个环节中的温度，将蜡液加热温度控制在50℃上下，喷嘴的温度为30℃左右，烘干温度则为60摄氏度。需要注意的是，部分注蜡工艺在室温环境下进行，此时应当适当调整工艺流程，以“自干”替代原有的“烘干”与“晒干”。

内腔灌蜡工艺：前处理→车门喷蜡→车体加温→灌蜡→沥蜡→冷却→去除余蜡→堵孔→总装。该工艺在我国的车辆使用中针对性较强，仅供轿车使用。

7 汽车车身修复中防腐

7.1 喷涂防腐剂防腐

随着人们生活水平的提升与交通网络的完善，车辆的使用愈发频繁，而道路的交通状况也变得更加复杂，由此导致交通事故的发生频率也有所提升，此时，汽车修复的重要性愈发凸显，而在汽车修复的环节中，车辆防腐也是必不可少的环节。通常来说，车辆修复时会采用介子机、二氧化碳气体保护焊机、打磨机等操作设备，而这些设备将直接破坏车辆原有的防腐涂层，让车身部分区域丧失防腐功能，被腐蚀的风险显著增加，为日后的形成安全形成了安全隐患。对此，在进行汽车修复时，应当及时使用防腐剂等工具来修复防腐涂层，让车身具备更完善防腐功能。需要注意的是，防腐剂喷涂完成后不可忽视密封膜、装饰板、密封条等配件的安装，恢复车辆原有的状态。

7.2 喷涂防腐底漆

在汽车车身发生损坏时，内表面的防腐涂层也会发生一定的损伤，对内腔的使用安全来说是极为不利的，对此，也应当使用防腐底漆对内表面进行喷涂，修复被破坏的外表面。与外表面不同的是，内表面的喷涂更为复杂、繁琐，往往需要借助不同的工具或是器械来协助喷涂，由此才能达到全面喷涂的效果。

8 汽车车身修复后防腐

通常来说，汽车修复工作中的涂装工作可分为三个阶段：底漆、中漆、面漆，具体流程如下：前处理→磷化→清洗干燥→底漆→干燥→腻子粗刮→腻子细刮→中涂→修整一面漆→分色。其中，底漆的意义在于提供最基础的涂漆功能，为中期和面漆提供便利，而中期则主要是协助底漆与面漆进行结合，面漆则更多是为了完善涂漆的外观，避免由于后期涂装而破坏车辆的整体外观[3]。

9 结束语

综上所示，随着社会经济发展水平的提升，人们对于交通运输的需求更为严苛，而汽车涂装中防腐工艺的使用也变得更为重要，其在现代汽车的加工制造环节中起到了至关重要的作用，一方面强化了汽车车身的防腐性能，降低了腐蚀的风险与危害，延长了汽车的使用寿命，另一方面则是通过涂装对外观的修饰改善汽车车身的外观，更具美观性，是提升汽车综合质量的有效途径。但几年来，科技的进步和工艺的提升也进一步加剧了业内的竞争，这汽车车身涂装工艺在防腐工艺应用方面带来了新的机遇与挑战，如何在保障原有防腐性能的同时降低能耗、顺应环保等问题不断涌现，对此，汽车公司不能够放松警惕，必须不断提升启程防腐工艺的技术与水平，共同助力汽车行业的可持续发展。

参考文献：

[1]王长一，张欢. 优化工艺提高车身内腔防腐性能[J]. 工程技术（文摘版），2016（10）：233.

[2]张先锋，郑勇，刘翔，等. 优化工艺提高车身内腔防腐性能[J]. 现代零部件， 2010（10）：82-83.

[3]王春明. 汽车防腐工艺研究[J]. 青春岁月，2011（24）：1.

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