罗恩洲 德国汉诺威大学理学博士 广东电镀行业协会副会长

    汽车产业是当今全球化程度最高的产业之一，世界汽车强国无一例外都是汽车产品出口大国。我国属于汽车大国，汽车产业是国民经济重要的支柱产业之一，然而“大而不强”是不争的事实。如何我国的汽车产业在百舸争流的国际大环境中，挤入世界的前列呢？除了大力发展先进的制造技术外，研发先进的防腐技术和高性能新材料也是重要的举措之一。

    众所周知，汽车行业是一个交叉学科，是多种学科的结合体，腐蚀与防护学科在汽车行业的发展中占有举足轻重的地位。腐蚀损坏是造成汽车损坏最严重的形式之一，据了解，我国每年汽车因腐蚀而损失千亿。全面发展汽车防腐新技术、创新高性能汽车材料势在必行。为此，记者特邀请到美特（中国）化学有限公司汽车 OEM 经理罗恩洲博士做相关方面的精彩解读。

    罗恩洲，德国汉诺威大学理学博士。现任安美特（中国）化学有限公司汽车OEM 经理、广东电镀行业协会副会长、中国汽车工程学会防腐蚀与老化分会副主任；中国汽车工程学会标准：防腐蚀老化分技术委员会委员。在汽车防腐老化研究方面有较广的经验和较深造诣。

    记者：请您大致谈谈汽车腐蚀环境及体系？

    罗博士：汽车在服役过程中，主要受到大气环境的腐蚀。大气潮湿环境中含有盐分的水凝结在金属表面形成电解液，属于电化学腐蚀。因此，相对湿度，温度，降雨，氯化物和固体尘埃等是这类腐蚀的重要参数。同时，还会受到不同服役地区特殊环境的影响，如沿海地区的海水盐雾，工业地区的酸雨，北方冬季融雪剂，南方梅雨季节潮湿空气等与区域有关的腐蚀因素。在同一个大气环境下，汽车上不同的功能区，其腐蚀微环境也有差别。

    比如驾驶舱内的腐蚀微环境就要比发动机舱，底盘，车身等的腐蚀微环境就要弱很多。另外，一些特殊汽车零部件，由于特殊的腐蚀微环境，而与大气腐蚀环境相关性比较小，但需要特别的考虑，如尾气排放管的腐蚀。

    记者：请结合您的科研领域和科研经验，大体谈谈汽车行业的腐蚀防护包括哪些方面？关键应该怎么做？尤其是在您的科研领域内。

    罗博士：汽车行业的腐蚀防护的主要包括以下几个方面：

    a） 对汽车服役地区大气腐蚀环境，特别是汽车上不同功能区腐蚀微环境的准确了解：从而在汽车设计过程中根据腐蚀（微）环境，防腐目标做出相应的防腐设计。由于腐蚀是一个漫长的过程，在这方面数据积累需要很长的时间。中国品牌汽车发展时间比较短，这方面积累的参考数据不多，与国外品牌相比，差距比较大。目前，主机厂通过处理客户投诉的失效分析，拆解，对标，在典型区域设立实验站或试验场（如海南试验场）路试等各种方法，在积累对腐蚀（微）环境的更细致的了解。

    b） 防腐技术的选择：目前汽车防腐的技术主要是：（1）在金属表面覆盖保护层。例如，在金属表面喷涂（比如车身涂覆），电镀（比如装饰性电镀铬），或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜或钝化膜（如钢铁材料的磷化，铝合金的阳极氧化）等，使金属与周围腐蚀介质隔离，从而防止或延缓腐蚀；（2）在金属上覆盖一层比被保护基材更活泼的金属层，使得在服役过程中，覆盖层优先腐蚀，达到保护基材的目的。这种以电化学牺牲阳极的方法主要有热镀锌或电镀锌或锌合金，锌铝涂覆技术。在汽车防腐中扮演非常重要的角色。（3）加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等，这种方法主要适合短期防腐，比如汽车或零部件在储存，海运过程中的包装等。

    汽车防腐的最低目标是保证在汽车服役过程中的安全，任何因腐蚀失效而产生的功能性失效或安全事故都是绝对不可接受的。随着消费者要求的提高，目前的趋势是除了功能性防腐外，还要兼顾外观，特别是外露件。上面提到的各种主要防护技术，从技术层面上来说，大部分已经相当成熟。而且已经在广泛应用。各种技术都有相应的性价比。目1定在 5 年无表面锈蚀（外观），12 年无穿孔及功能腐蚀失效。如果大量采用防腐性能较高的防护技术，这些目标是不难实现的。同时，车厂又面临降成本的压力。因此，车厂目前遇到的挑战是技术和成本的平衡。

    c） 新技术的开发：为解决这个矛盾，有两个途径，一是优化防腐设计，根据汽车各功能区的微腐蚀环境来选用不同的防护技术，即有针对性地采用防腐技术。对重腐蚀环境区域采用高成本的高防护技术，而对轻腐蚀环境采用成本低，但能满足要求的防护技术，以降低总体成本。第二个途径是倚靠技术进步，开发性价比更高的防护技术。比如，电镀锌是成本较低的牺牲阳极法防腐技术，但防腐能力有限，不能满足一些重要零部件的防腐要求。而电镀锌镍（Ni%12 ~ 16）合金是防腐能力最好的技术，但成本较高，很多车厂都在抱怨用不起。镀锌和锌镍合金的防腐性能见图1。这样，开发新的锌合金镀层，比如电镀锌铁合金层，希望能具有与锌镍合金相当的防腐性能，同时能降低成本。另如目前广泛用于紧固件的锌铝涂覆技术，新技术开发的目标是减少浸涂次数，把调节摩擦系数的面涂取消，把润滑剂直接加入底涂当中，减少工序和材料，以降低成本。因此，符合成本效益的防护技术的选择，使用和开发是汽车防腐的关键之一。

    d）防腐寿命的准确预估，这是目前比较关键和挑战的问题。常用的加速腐蚀测试（如中性盐雾 NSS 或铜加速酸性盐雾 CASS）和近来发展的循环腐蚀测试（CCT）结果与服役的实际结果的相关性目前是一个比较大的问题。我在与汽车界的同行们在交流时，他们都有同样的感觉和迷茫。因此，也有些人把加速腐蚀测试仅仅当作一个参考，或者是规范供应商的质量控制指标。这方面，需要做的事很多，包括开发新的加速腐蚀测试方法，的确需要大学，科研机构，车企以及供应链的通力合作，而且需要时间。

    图1 镀锌和锌镍合金的防腐性能比较

    记者：新的环保要求对汽车防腐技术带来哪些新的挑战？应该如何应对？

    罗博士：新的环保要求对汽车防腐技术带来的挑战主要来自两个方面：车用有害物资的禁用，如《汽车产品限制使用有害物资和可回收利用率管理办法》（俗称中国版的 ELV 指令）和汽车和零部件生产过程中环保要求，比如《环境保护法》，《大气污染防治法》，《清洁生产促进法》等法律或行政指令。

    第一个问题，关于汽车材料的禁限物资，中国版的 ELV 基本上是套用欧盟版的 ELV 指令，在汽车材料中禁用了铅（Pb），（Cd），汞 （Hg） 和六价铬 Cr（VI），并于 2016 年 1 月 1 号生效。与汽车防腐相关的主要是原来常用的 Cr（VI） 钝化和含Cr（VI） 的达克罗涂层。这两种技术，已经完全可以被取代。据我所知，经过各方面的努力，大部分主机厂已经或将在法律生效过渡期间全部切换成环保的产品，能满足法律要求。目前，满足这一法律不存在很大的挑战。

    第二个问题，汽车生产过程中的环保问题，对汽车厂家和供应链的确是个挑战。这里又分两个方面：（1）非环保和落后工艺的淘汰或取代，如电镀中的无氰镀锌，含六价铬的电镀，车身涂装前处理的磷化工艺等。其解决方法是依靠技术进步和创新，开发替代工艺和产品。比如无氰镀锌已经基本上被淘汰了，三价装饰性镀铬技术已经成熟，塑料电镀中不含六价铬的粗化的研究已经取得了很大的进展，目前正在等待市场化。涂装前处理的非磷化工艺已经在一些车厂推广，据说，目前国内已经有约20 条（包括在建的）汽车涂装线已经使用非磷化工艺。（2）生产过程中的环保控制，如电镀污水排放中重金属排放标准，COD，氨氮等污染指标的不断降低，涂装过程中 VOC 排放的控制等。应对方法是新技术的采用和创新，比如水性涂料的大量使用，VOC 的末端处理，提高环保意识，加强管理。

    记者：根据车辆轻量化和外观设计的需要，越来越多的塑料材质零部件在车辆使用，并较多的采用了装饰性电镀铬工艺。请给我们分享一下您印象深刻的典型案例。

    罗博士：塑料材料由于其力学性能比较差，不适合用于结构部件上。但他们在装饰性零部件上的确有很多的应用，如前格栅，车标，字符，仪表盘，车门把手，内外装饰条等等。不但减轻了重量，而且还节约了成本。装饰性电镀铬是常见的塑料材料表面处理方法之一，优点是它能带来金属质感，以满足造型和外观的要求。一个装饰性部件，如果发生腐蚀生锈，并不会影响车辆的功能，也不会造成安全事故。虽然装饰性零部件的防腐不是功能性的，但它们的关注度极高，直接影响消费者的感观和汽车的形象，也容易引起客户的投诉。最近，一消费者买了一辆车，一个月以后，车上的外饰条和字符（塑料基材上的装饰性电镀）就生锈了，继而投诉。相关主机厂咨询我们。我们对收到的失效样品进行了解剖和失效分析，发现是电镀工艺用错了。由于腐蚀环境比较强，外饰装饰件是需要电镀三层镍（半光亮，光亮或哑光，微孔镍）。但实际零件上缺少了最外层的微孔镍，采用的是用于内饰的电镀工艺。发生这种事情，应该是主机厂与供应商之间的沟通出现问题。

    记者：作为安美特（中国）化学有限公司通用五金电镀部中国汽车 OEM 经理，请您谈谈如何提高中国汽车产品防腐蚀及老化设计，推广防腐蚀与老化最新材料和技术的应用，进而提升自主品牌的知名度，并走向世界呢？

    罗博士：我担任这一职位已经快四年了，我的团队与公司的产品经理们一起，积极推广安美特可靠的和新的技术。我主要与中国品牌汽车企业的朋友们接触和沟通，也参与了不少行业协会的活动，见证了四年来的中国品牌汽车在防腐和老化方面的重大变化和进步。至少，主机厂已经意识到防腐和防老化是车的品质和竞争力的一个部分，也是消费者的需求和关注点。这是市场竞争和消费者需求提高的一个必然结果。我认为，中国品牌汽车在防腐蚀及老化方面品质的提高主要取决于车企本身对这一问题的重视。汽车主机厂应尽快制定或完善与其防腐目标相对应得的技术标准体系，这方面已经开始，但还有很多东西需要完善。另外一个就是要借鉴合资品牌汽车厂的经验，把技术标准切实贯彻到供应链中去，加强对供应链的管理和监控。建立自己的质量控制实验手段，加强对供应商制造过程审核。同时，我认为，为中国品牌汽车供货的各级供应厂商，要大力提高技术水平和管理水平，提高产品质量的稳定性，因为中国品牌汽车厂的要求会越来越高。总之，在汽车主机厂的主导之下，中国品牌汽车和供应链在这方面会不断进步，我对此有充分信心。

    后记：

    三十功名尘与土，八千里路云和月。大家行动起来，在大力发展先进的制造技术、材料技术的同时，开发先进的防腐新技术，为祖国汽车工业的美好明天而努力吧！

    人物简介

    罗恩洲，1982 年毕业于湖南大学应用物理系，理学学士。1985 年毕业于中科院金属研究所，工学硕士。1987 年任湖南大学应用物理系和材料测试中心讲师。1989-1993 赴德国留学，1993 年毕业于德国汉诺威大学，获理学博士学位。1994 至 2002 年，先后在香港科技大学和香港中文大学从事先进的薄膜，纳米，材料检测技术的研究工作，在国内外杂志上发表论文 40 多篇。1999 年 -2001 年被聘为湖南大学材料工程学院兼职教授。2002 年加入安美特（中国）化学有限公司，任中国区技术中心经理，2013 年起任该公司汽车 OEM 经理。2014年起任广东电镀行业协会副会长。2016 年起任中国汽车工程学会防腐蚀与老化分会副主任；中国汽车工程学会标准；防腐蚀老化分技术委员会委员。