汽車車身防腐蝕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、 摘要 現(xiàn)代汽車的腐蝕損壞是最為普遍,同時(shí)也是最大的敵人。汽車的腐蝕除了導(dǎo)致突發(fā)交通事故之外，同時(shí)汽車腐蝕也給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)資源的巨大浪費(fèi),還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。 汽車工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)有200多年的歷史，2013年，汽車產(chǎn)銷雙雙超過2000萬(wàn)輛，再創(chuàng)全球產(chǎn)銷最高記錄，己連續(xù)五年蟬聯(lián)全球第一。我國(guó)汽車工業(yè)碎歷史較短，但發(fā)展速度快。到2013年保有量1.37億輛汽車，汽車的腐蝕控制已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中重要組成部分,它將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 歐美國(guó)家從70年代就開始關(guān)注汽車的防腐蝕問題,許多汽車廠家的車身能持續(xù)10年不現(xiàn)明顯銹跡。然而,我國(guó)的汽車產(chǎn)品,無(wú)論是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

2、,還是在材料應(yīng)用及防腐蝕工藝方面,都還存在很多問題,與國(guó)外同時(shí)期的產(chǎn)品相比還有較大的差距。 本文通過認(rèn)識(shí)對(duì)金屬材料的腐蝕機(jī)理,汽車腐蝕的環(huán)境誘因和轎車車身常見的腐蝕類型進(jìn)行較為充分的分析與理解。同時(shí)基于對(duì)轎車車身腐蝕情況的調(diào)查,找出了車身腐蝕高頻繁發(fā)生的部位,并對(duì)其腐蝕發(fā)生的原因進(jìn)行了分析。根據(jù)國(guó)外的先進(jìn)防腐蝕技術(shù)的發(fā)展,較為全面地論述了轎車車身防腐蝕設(shè)計(jì)的幾個(gè)主要方面,以及一般的設(shè)計(jì)思路和方法。 最后，結(jié)合長(zhǎng)安某轎車的實(shí)例,從結(jié)構(gòu)方面具體論述了轎車車身防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合應(yīng)用,以及對(duì)轎車車身防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性和實(shí)際效果的評(píng)估。 目 錄摘要Abstract第一章 緒論 1.1 引言 1.2

3、 汽車腐蝕的危害性介紹 1.3 汽車防腐蝕的意義介紹 1.4 汽車防腐蝕技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀概述第二章 金屬的腐蝕2.1 引言2.2 金屬的腐蝕基本原理2.3 金屬的腐蝕基本形式第三章 汽車的腐蝕3.1 引言3.2 影響汽車腐蝕的因素3.3 汽車車身腐蝕的分類3.4 汽車腐蝕頻發(fā)的部分第四章 汽車車身防腐蝕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例4.1 引言4.2 連接與構(gòu)件的防護(hù)設(shè)計(jì)4.3 汽車車身結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計(jì)4.4 防護(hù)設(shè)計(jì)可行性評(píng)估第五章 結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)綜述第一章 緒 論1.1 引言 從1769年，法國(guó)人局偌制造出三輪蒸汽機(jī)汽車開始。汽車的發(fā)展將近200多年的歷史,作為現(xiàn)代工業(yè)的產(chǎn)物,它已經(jīng)成為我們的國(guó)民經(jīng)濟(jì)

4、和日常生活中不可缺少的要素。汽車不僅是短途客、貨運(yùn)輸?shù)闹髁?。伴隨在近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,汽車公路運(yùn)輸無(wú)疑扮演了演重要角色在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中。無(wú)論是客、貨運(yùn)輸量還是它們的周轉(zhuǎn)量,汽車在公路運(yùn)輸中都占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。到2013年,汽車運(yùn)輸己經(jīng)占到客運(yùn)量的90%以上,貨運(yùn)量的75%以上,以及周轉(zhuǎn)量的54.8%。 早在20世紀(jì)80年代后期,我國(guó)就把汽車制造工業(yè)列為發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過30年左右的發(fā)展,特別是進(jìn)入2002年后,我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,汽車的保有量和產(chǎn)銷量均有飛速的增長(zhǎng)。2013年12月，我國(guó)汽車產(chǎn)銷保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，當(dāng)月產(chǎn)銷再創(chuàng)月度

5、新高。2013年，汽車產(chǎn)銷雙雙已經(jīng)超過2000萬(wàn)輛，再創(chuàng)全球產(chǎn)銷最高記錄，己連續(xù)五年蟬聯(lián)全球第一。 在汽車發(fā)展中,各個(gè)國(guó)家無(wú)不從安全和經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),追求如何延長(zhǎng)汽車的服役壽命,同時(shí)降低汽車的使用和維護(hù)的成本。而根據(jù)統(tǒng)計(jì),汽車的損壞主要有三種形式,即腐蝕損壞、摩擦損壞、與事故損壞。其中,腐蝕損壞最為普遍,也是較為嚴(yán)重的損壞形式之一,特別是在沿海地區(qū)及工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)己成為汽車壽命減少的主要原因。因?yàn)槠嚨哪陀眯耘c車身防腐蝕能力跟外界環(huán)境關(guān)系十分緊密。如氣候環(huán)境、大氣環(huán)境、道路環(huán)境。然而沿海地區(qū)高含鹽量和潮濕的海邊大氣,極大地加快了汽車的腐蝕程度和速度。隨著工業(yè)的發(fā)展,全球大氣污染日趨嚴(yán)重,酸雨的頻

6、率和范圍日益增加和擴(kuò)大,對(duì)汽車腐蝕產(chǎn)生嚴(yán)重的有害影響。此外,在寒帶的一些地區(qū),如北美和北歐的一些國(guó)家,從70年代以來(lái)廣泛使用的冬季道路防凍鹽,也給汽車帶來(lái)了嚴(yán)重的腐蝕問題。 從70年代歐美國(guó)家就開始關(guān)注汽車的防腐蝕問題與研究，大部分汽車廠家的車身已經(jīng)能夠持續(xù)10年不出現(xiàn)明顯銹跡。然而我國(guó)的汽車設(shè)計(jì)與制造水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比,差距甚大,國(guó)產(chǎn)汽車的耐腐蝕能力也遠(yuǎn)比國(guó)外汽車差。1.2 汽車腐蝕的危害性介紹 汽車被腐蝕的結(jié)果，一、會(huì)導(dǎo)致汽車外表受到極大的破壞，影響美麗外觀。二、部件滲漏，導(dǎo)致漏水，滴油。三、被腐蝕的零件會(huì)出現(xiàn)裂紋或脆性斷裂，極大威脅著車輛行駛安全。四、對(duì)零部件造成尺寸減薄，其機(jī)械強(qiáng)度

7、減低，影響汽車正常工作。 汽車被腐蝕后會(huì)造成極大的危害，主要集中在對(duì)經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失，對(duì)資源和能源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，汽車嚴(yán)重腐蝕時(shí)對(duì)車輛行駛安全帶來(lái)了很大了潛在威脅。1.2.1 汽車腐蝕造成經(jīng)濟(jì)的損失 通過查閱相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道.全球每輛汽車腐蝕年均損失為150一250美元。到2013年底，中國(guó)汽車保有量達(dá)到1。37億輛，若取其平均值200美元，中國(guó)因腐蝕而損失的經(jīng)濟(jì)高達(dá)274億美元。這個(gè)腐蝕損失的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)還是保守估計(jì)，如考慮到具體到汽車腐蝕造成的停留誤工的直接損失，那將是更巨大的。1.2.2汽車腐蝕造成資源浪費(fèi)與交通事故帶來(lái)隱患 車輛金屬零件的腐蝕，不僅會(huì)降低其品質(zhì)和壽命，而且

8、因其腐蝕異常損壞的零件極易引發(fā)交通事故，甚至造成車毀人亡的慘劇。隨著車輛使用年限或行使里程的增長(zhǎng)，各部位機(jī)件的腐蝕逐漸加劇，常見腐蝕比較嚴(yán)重的部位是板金件部分，如駕駛室、車大箱、客車殼體、車底板、擋泥板、車頭(翼子板、面罩)等。這些部位常與泥沙、碎石和水接觸，如車輪飛濺碎石、泥沙撞擊汽車表面的防護(hù)層，極易劃傷漆層，破壞其完整性、連續(xù)性，使金屬裸露在外，當(dāng)接觸到水和空氣中的氧，就會(huì)起化學(xué)作用而產(chǎn)生銹蝕。1.2.3 汽車腐蝕帶來(lái)的環(huán)境污染 汽車因腐蝕帶來(lái)了巨大的危害，在汽車上很多零部件都含有不少的有害元素鉛，珞。當(dāng)零件發(fā)生腐蝕時(shí)，必然隨之散落在大氣中，對(duì)環(huán)境造成污染。同時(shí)在大量零部件中含有六價(jià)珞離

9、子，當(dāng)被腐蝕時(shí)也會(huì)散落在環(huán)境中，造成污染。1.3 汽車防腐蝕的意義介紹 汽車的防腐蝕有著重要意義在各方面，如汽車防腐蝕能力提高，會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)有著很大意義的節(jié)約，減少不必要的損失，同時(shí)降低了汽車因腐蝕造成的材料與能源的浪費(fèi)。也對(duì)環(huán)境起著保護(hù)作用。 中國(guó)工業(yè)防腐蝕技術(shù)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)任振鐸曾說過,防腐蝕行業(yè)的基本功能是節(jié)約資源,提高資源利用率。這就要求腐蝕控制要確保裝備設(shè)施的安全性和耐蝕性,延長(zhǎng)使用壽命,這是腐蝕控制最基本也是第一層次的功能。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步,以及人們生活水平、審美水平提高,對(duì)腐蝕控制提出了美觀與藝術(shù)的更高要求,這是它的第二層次功能。體現(xiàn)時(shí)代精神和社會(huì)價(jià)值觀,與時(shí)代同步,與人們對(duì)環(huán)境美

10、的追求同步,這是腐蝕控制的第三層次,也是最高層次功能24。 從這個(gè)意義上說,汽車的腐蝕控制是國(guó)民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中十分重要的組成部分,它將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。政府部門和汽車生產(chǎn)企業(yè)、消費(fèi)者對(duì)汽車的腐蝕問題給予足夠的重視。1.4 汽車防腐蝕技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀概述 汽車腐蝕體系基本由三個(gè)方面起著作用，一是從發(fā)生腐蝕的材料開始，二是汽車腐蝕的發(fā)生部位，三是引發(fā)汽車腐蝕的環(huán)境。現(xiàn)代汽車防腐蝕研究人員主要都集中在這三個(gè)方面進(jìn)行研究與分析。 在材料方面美國(guó)發(fā)展了出耐大氣腐蝕鋼種Corten A鋼，其耐大氣腐蝕性是普通碳鋼的3-8倍，能裸鋼使用。雖我國(guó)耐候鋼發(fā)展比較晚，但是也發(fā)展出自己一系列耐候鋼如Mn-Cu

11、系、Cu-P系、P-稀土系等一系列。在材料與環(huán)境介質(zhì)的界面，為阻隔材料與環(huán)境的聯(lián)系，發(fā)展了多種的表面防護(hù)技術(shù)，如電鍍技術(shù)、熱侵鍍技術(shù)、涂裝技術(shù)。還發(fā)展了熱噴涂技術(shù)、達(dá)克羅技術(shù)，其中達(dá)克羅技術(shù)是將鋼材零件侵于鋅珞溶液中將會(huì)獲得優(yōu)良的耐蝕性、耐候性的涂層技術(shù)，達(dá)克羅技術(shù)已在世界各大汽車公司均已采用，大大的提高了汽車的防腐蝕能力。第2章 金屬的腐蝕2.1 概述 在現(xiàn)代汽車生產(chǎn)制造過程中材料的選用上主要涉及到金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料三大類。其中，金屬材料主要包括鋼材、鑄鐵、有色金屬。非金屬材料主要包括高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料。復(fù)合材料主要包括金屬基復(fù)合材料跟非金屬基復(fù)合材料。通常情況下一輛現(xiàn)代

12、車輛有30000個(gè)左右零部件組裝而成，其中材料約4000多種。目前,汽車材料中金屬材料為主,尤其是鋼鐵材料。以現(xiàn)代汽車材料用量為例,按照質(zhì)量來(lái)?yè)Q算,其中鋼材占汽車自重的55%一60%,塑料占8%12%，鑄鐵占5%12%,有色金屬占6%一10%,橡膠、玻璃占7%左右,其他材料占6%一12%7 對(duì)于本文的研究對(duì)象一轎車的車身來(lái)說,其用材更幾乎全是金屬材料。因此,研究金屬材料的腐蝕基本原理和常見的腐蝕基本形似是十分有必要的。2.2 金屬的腐蝕基本原理2.1.1金屬腐蝕概述 金屬腐蝕的主要機(jī)理是原金屬轉(zhuǎn)化成金屬氧化物，造成結(jié)構(gòu)件或元件生銹、損壞甚至不能修復(fù)而報(bào)廢。金屬腐蝕后顯著降低了材料力學(xué)性能如強(qiáng)度

13、、塑性、任性等。金屬的腐蝕其過程一般情況下通過有兩種途徑進(jìn)行：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。 化學(xué)腐蝕：由金屬表面與周圍的介質(zhì)直接發(fā)生發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。其反應(yīng)歷程的特點(diǎn)是金屬表面的原子與非電解質(zhì)中的氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 電化學(xué)腐：是指當(dāng)不同電位金屬相接觸，由于電位差的不同而出現(xiàn)電流，由于失去正電荷離子的金屬被銹蝕，在銹蝕中伴有電流的產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕是最常見的腐蝕，研究表明金屬腐蝕中的幾乎均屬于電化學(xué)腐蝕。譬如在自然條件下(如潮濕大氣、酸雨、海水、土壤等)對(duì)金屬的腐蝕通常是電化學(xué)腐蝕。 所以本文主要集中對(duì)電化學(xué)腐蝕的基本概念與反應(yīng)過程認(rèn)識(shí)與理解。電化學(xué)的幾個(gè)基本概念 (l)電極與電極電位

14、 電極是指電子導(dǎo)體(合金或金屬)和離子導(dǎo)體(液、固體電解質(zhì))組成的體系,在這個(gè)體系當(dāng)中通常有電子在兩相之間移動(dòng)而發(fā)生氧化一還原反應(yīng)。 電極反應(yīng)是指在電極和溶液界面上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)。發(fā)生電極反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致在電極和溶液界面上形成雙電層的結(jié)果，雙電層兩側(cè)的電位差被稱為電極電位。雙電層的形成過程是:當(dāng)金屬浸入電解質(zhì)溶液中,金屬表面上的金屬離子由于受極性水分子的作用將發(fā)生水化,如果水化時(shí)所產(chǎn)生的水化能足夠大,可以克服金屬晶格中金屬離子與電子間的引力,則金屬離子脫離金屬表面進(jìn)入水溶液,如圖2一1所示,該過程表示為 式 2-1 本來(lái)金屬是電中性的,由于離子進(jìn)入溶液而把電子留在金屬上,此時(shí)金屬帶負(fù)電,同時(shí)離子進(jìn)

15、入溶液也破壞了溶液的電中性,使溶液帶正電。帶負(fù)電的金屬吸引溶液中的陽(yáng)離子,使之靠近金屬表面,這樣形成了雙電層結(jié)構(gòu),金屬與溶液界面上出現(xiàn)電位差,如圖2一2(a)所示。事實(shí)上上述水化過程是可逆的,最后會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 如果金屬離子的鍵能超過金屬離子水化能,則金屬表面可能從溶液中吸附一部分正離子,使金屬帶正電,溶液帶負(fù)電,形成另 (2)平衡電位與非平衡電位當(dāng)金屬電極上只有一個(gè)確定的電極反應(yīng),該反應(yīng)可逆并處于動(dòng)態(tài)平衡,即金屬溶解速度等于金屬離子沉積速度。此時(shí)電極獲得一個(gè)不變的電位值,稱為平衡電位平衡電位是可逆電位,可用能斯特方程表示為 式 2-2式中： E 標(biāo)注電位; T 絕對(duì)溫度; R 氣體常數(shù);

16、F 法拉第常數(shù); n 金屬離子介數(shù); 金屬離子活度，常以金屬濃度代替; 當(dāng)所有參加電極反應(yīng)的物質(zhì)活度等于1時(shí),此時(shí)的平衡電位稱為標(biāo)準(zhǔn)電位,即E。但是當(dāng)電極反應(yīng)不能達(dá)到物質(zhì)和電荷的平衡交換時(shí),即在電極上失去電子靠一電極過程,而得到電子則靠另一電極過程,如鐵浸入lmol/L鹽酸中,陽(yáng)極過程為Fe*FeZ+Ze,陰極過程為ZH+Ze一HZ;在這種情況下兩個(gè)反應(yīng)各自朝一定的方向進(jìn)行,表征這種不可逆電極反應(yīng)的電極電位稱為非平衡電位。非平衡電位有時(shí)可以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),更多情況下是不穩(wěn)定的,在實(shí)際腐蝕問題中所涉及的電極電大都是非平衡電位。非平衡電位不服從能斯特方程,不能計(jì)算,只能實(shí)測(cè)。 金屬的電極電位的絕對(duì)數(shù)

17、值,無(wú)論是平衡或非平衡電位都無(wú)法測(cè)得,只能用比較方法來(lái)測(cè)定。通常在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下將各電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成電池來(lái)測(cè)量,并設(shè)定氫標(biāo)電極電位為0,因此以后所用的電極電位值都是相對(duì)氫標(biāo)電位而言的。 2.1.3電化學(xué)腐蝕過程 根據(jù)規(guī)定進(jìn)行氧化反應(yīng)的電極成為陽(yáng)極，進(jìn)行還原反應(yīng)的電極我們稱為陰極。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)基本經(jīng)歷三個(gè)過程。 陽(yáng)極反應(yīng)。 金屬溶解以離子形式進(jìn)入溶液,同時(shí)把當(dāng)量的電子留在金屬上。 式 2-3陰極過程。從陽(yáng)極流過來(lái)的電子被電解質(zhì)溶液中能夠吸收電子的氧化性物質(zhì)D所接受。 式2-4 電流的移動(dòng)。陽(yáng)極過程中與陰極過程中一般是相對(duì)獨(dú)立的過程，陽(yáng)極與陰極電流移動(dòng)將主要是在局部的進(jìn)行。電流由陰極流向陽(yáng)極,在

18、金屬中依靠電子傳導(dǎo),在電解質(zhì)溶液中則靠離子移動(dòng),就這樣整個(gè)構(gòu)成一個(gè)電腐蝕的通路。 其中這個(gè)三個(gè)反應(yīng)過程幾乎都是在同時(shí)中進(jìn)行，三個(gè)反應(yīng)缺一不可但相對(duì)獨(dú)立，如果缺少一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)便停止，不在發(fā)生反應(yīng)。2.3 金屬的腐蝕基本形態(tài) 金屬的腐蝕基本形態(tài)大致可以分為2類，全面腐蝕與局部腐蝕。;腐蝕僅局限在金屬某些部位上稱為局部腐蝕。在眾多的實(shí)際腐蝕失效事例中,局部腐蝕所占比例比全面腐蝕要大得多,而且由于在局部腐蝕過程中,陽(yáng)極溶解通常高度集中在局部位置上,導(dǎo)致腐蝕發(fā)展很快,危害程度非常嚴(yán)重,故受到普遍重視。廣義的局部腐蝕包括下述類型:(l)點(diǎn)腐蝕;(2)縫隙腐蝕;(3)電偶腐蝕;(4)晶間腐蝕;(5)疲勞腐

19、蝕; 點(diǎn)腐蝕：是一種腐蝕集中于金屬表面的很小范圍內(nèi)并深入到金屬內(nèi)部的蝕孔狀腐蝕形態(tài)。縫隙腐蝕：是一種因金屬與金屬、金屬與非金屬的表面間存在縫隙，在縫隙內(nèi)及周圍發(fā)生腐蝕的一種腐蝕形態(tài)，在汽車腐蝕中是最為常見的。電偶腐蝕：是因電位各異的雙金屬形成原電池導(dǎo)致的。晶間腐蝕：是指金屬的晶粒邊界或其近旁發(fā)生腐蝕。疲勞腐蝕：是指材料與交變力與腐蝕環(huán)境的共同作用下產(chǎn)生的脆性斷裂，導(dǎo)致了局部腐蝕。第三章 汽車的腐蝕3.1 概述 就汽車而言，造成其腐蝕有多方面的影響，零部件自身的氧化腐蝕，外部壞境對(duì)汽車車身的影響，制造過程的防護(hù)技術(shù)，都是多層式，多方面的影響著汽車防腐蝕能力。因而我們研究汽車的腐蝕，通過對(duì)影響因素

20、的探討，進(jìn)行比較詳細(xì)的分析然后得出原因，將車身腐蝕進(jìn)行分類，以使我們的研究更加有針對(duì)性。3.2 影響汽車腐蝕的因素   環(huán)境因素包括溫度、濕度、酸雨、鹽霧、泥沙、碎石、微生物等，還有汽車運(yùn)行時(shí)振動(dòng)等應(yīng)力。具體環(huán)境因素如下所示：環(huán)境因素腐蝕機(jī)理腐蝕形式   氣候因素高溫、低溫與溫差；相對(duì)濕度及濕度波動(dòng)；太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與其能量（紫外光、可見光、紅外線）；風(fēng)沙、雨水等；1 機(jī)械破壞2 金屬材料的化學(xué)腐蝕3 金屬材料和電化學(xué)腐蝕4 覆蓋層的破壞5 氯離子容易穿透和破壞保護(hù)層，同時(shí)也容易被受潮的金屬表面吸附而加速腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行   1

21、外觀性能變化2 力學(xué)性能變化3 化學(xué)性能變化4 電性能下降5 使用功能失效 大氣因素水、鹽霧、SO2、H2S、NO2、臭氧、氧及菌類、塵土等應(yīng)力因素振動(dòng)、沖擊、位移對(duì)汽車腐蝕的因素有很多，我們主要探討的是環(huán)境因素，環(huán)境因素分為兩大類氣象因素與道路環(huán)境的影響3.2.1 環(huán)境因素的影響 1濕度的影響 一般情況下，空氣中的濕度越大，金屬越容易結(jié)露，就越容易腐蝕。結(jié)露的金屬表面形成一薄水膜,水膜存在的時(shí)間越長(zhǎng),腐蝕就會(huì)越厲害(見圖3一1)。因其受到毛細(xì)管的影響,如腐蝕產(chǎn)物中的孔隙、金屬表面沉積的泥沙以及結(jié)構(gòu)縫隙大小,越小越易發(fā)生水汽凝聚。結(jié)露同樣也受大氣存在的鹽類的影響,由于金屬表面有鹽存在

22、,空氣中水分優(yōu)先在鹽結(jié)晶處凝聚。各種金屬都有一個(gè)腐蝕速度急劇增加的濕度范圍。如圖3一2所示,鋼的腐蝕受到相對(duì)濕度影響,在60%80%濕度范圍急劇增加。腐蝕速度劇增時(shí)的大氣相對(duì)濕度值稱為臨界濕度。鋼鐵、銅、鎳、鋅等金屬腐蝕劇增的臨界相對(duì)濕度大約在50%一70%之間。臨界濕度常受到金屬及其表面污染程度、表面污染源的影響。一般來(lái)說具有實(shí)際重要性的戶外大氣腐蝕要在高于80%的相對(duì)濕度才開始發(fā)生。相對(duì)濕度在80%以上,同時(shí)溫度在0以上的那一部分時(shí)間被定義為“潮濕時(shí)間”。潮濕時(shí)間受下雨和干燥條件的影響。在潮濕時(shí)間金屬的腐蝕以較大速度進(jìn)行。 2降雨的影響 雨水沾濕金屬表面、沖刷破壞腐蝕產(chǎn)物保護(hù)層,促進(jìn)腐蝕。

23、另一方面,雨水又能沖洗掉金屬表面的灰塵、鹽粒等,這又減緩了腐蝕。圖3一3所示為腐蝕與降雨、露水、晴天的關(guān)系。3酸雨的影響 PH值小于5.6時(shí)的雨水被稱為酸雨，酸雨已經(jīng)是世界十大環(huán)境問題之一，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在1987-1988年由于酸雨造成的對(duì)鍍鋅板和碳鋼的損失就已經(jīng)高達(dá)19萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)損失為2.88億元；我國(guó)已成為世界第三酸雨區(qū)。根據(jù)最新的研究表明，在降雨時(shí)，將會(huì)提供電解質(zhì)促使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。同時(shí)在降雨的過后，由于雨水的沉降過程還存在對(duì)金屬的沖刷作用。尤其當(dāng)在污染的環(huán)境條件的情況下將加快腐蝕機(jī)制，已經(jīng)引起更多人密切的關(guān)注。4溫度的影響 結(jié)露與溫度有關(guān),在臨界濕度附近能否結(jié)露,要取決于氣溫變化。

24、大量統(tǒng)計(jì)表明,如若其它條件相同,平均氣溫高的地區(qū),大氣腐蝕速度較大。晝夜氣溫變化對(duì)腐蝕也有影響,在夜間溫度下降,金屬表面溫度低于周圍大氣溫度,大氣中水汽在金屬表面凝結(jié),使腐蝕加速。另一方面,濕度也會(huì)隨著溫度升高而減小,因而減緩腐蝕,所以在某一特定地方腐蝕率在某一溫度達(dá)到最大值,在冰點(diǎn)以下腐蝕率一般可忽略不計(jì)。結(jié)合前面的潮濕環(huán)境中，隨著溫度的升高，可以使金屬表面的陰陽(yáng)極反應(yīng)加劇從而加快腐蝕速度。鋼鐵在大氣環(huán)境中的銹蝕度與溫度和濕度的關(guān)系式如下： A =(H-60)/10×1.054t 式中：A為銹蝕度，H為環(huán)境相對(duì)濕度（%RH），t為大氣環(huán)境溫度。 H為60%時(shí)，無(wú)論氣溫多高

25、，鋼鐵在這種條件下可以說不發(fā)生腐蝕；在氣溫每升高10，腐蝕度會(huì)成倍的提高。 3.2.2 道路環(huán)境的因素 汽車腐蝕在很大程度上受到道路環(huán)境的影響，主要因素包括泥沙、水和人工噴撒的防凍鹽與防塵鹽,尤其是防凍鹽與防塵鹽對(duì)汽車底盤的影響。這導(dǎo)致汽車底部的腐蝕比其他部位嚴(yán)重。泥沙和碎石飛濺的影響 汽車在泥沙多的道路上運(yùn)行,快速行駛的汽車將路面碎石、泥沙濺起。一方面濺起的碎石會(huì)碰擊涂覆有防護(hù)漆和防護(hù)涂料的車身部件,碰劃傷防護(hù)漆和涂層,破壞其連續(xù)性、完整性,使車身金屬直接裸露,極易發(fā)生腐蝕。同時(shí)泥沙會(huì)依附在一些車身零部件上形成沉積,在縫隙容易發(fā)生沉積腐蝕與縫隙腐蝕。當(dāng)汽車以80km/h行駛的汽車,車輪飛濺速

26、度高達(dá)160km/h。飛濺速度越高,泥沙動(dòng)量較小;相反飛濺速度越低,泥沙動(dòng)量較大。因此在汽車以低速度行駛時(shí)過程中泥沙對(duì)汽車的碰擊嚴(yán)重，因?yàn)榇藭r(shí)其動(dòng)量大。3.2.3防凍鹽的影響 從20世紀(jì)90年代初，為了減少交通事故的發(fā)生，在我國(guó)北方城市開始在冬季開始時(shí)候使用防凍鹽，不僅我國(guó)要使用防凍鹽，地處于寒帶的國(guó)家，如歐美等國(guó)也會(huì)在冬季到來(lái)時(shí)候使用防凍鹽。同樣在夏季會(huì)使用防塵鹽為了降低空氣塵土。當(dāng)防凍鹽與防塵鹽溶解在雨水和雪水中,它們具有良好的導(dǎo)電性,都是極具腐蝕性極強(qiáng)的介質(zhì)。汽車行駛過程中車輪使它們?yōu)R射到汽車底及各種部件上。并且因?yàn)辂}有很強(qiáng)的吸潮能力，所以部件表面還能長(zhǎng)久保持潮濕的功能。這就使汽車底與下

27、部長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境當(dāng)中。綜上所述,防凍鹽與防塵鹽是造成汽車底和下部的腐蝕普遍較其它部位嚴(yán)重的重要原因。 根據(jù)研究表明, 道路環(huán)境對(duì)汽車的腐蝕的影響甚至超過大氣環(huán)境的影響。中國(guó)與瑞典進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)10年合作對(duì)汽車腐蝕研究表明,我國(guó)成都和廣州兩城市和瑞典斯德哥爾摩和哥德堡兩城市相對(duì)試驗(yàn)站的大氣環(huán)境下暴曬的鋼鐵和鋁板腐蝕要嚴(yán)重的多,但對(duì)比汽車底部暴曬鋼樣的腐蝕,瑞典城市反而都比我國(guó)城市更加嚴(yán)重。這是由于在瑞典冬季會(huì)撤大量的防凍鹽,夏季會(huì)撒大量的防塵鹽遠(yuǎn)比我國(guó)多的緣故。3.3 汽車車身腐蝕的分類 通過上一章我們對(duì)金屬腐蝕的認(rèn)識(shí)與論述，基本上了解了金屬的腐蝕的機(jī)理與腐蝕基本形態(tài)，這些腐蝕形態(tài)發(fā)生在汽車。但是

28、有些腐蝕形態(tài)在汽車腐蝕上有特別的情況發(fā)生。斑狀腐蝕 斑狀腐蝕是汽車車身較容易發(fā)生的一種腐蝕。斑狀腐蝕的初始階段可以看到汽車面板涂層鼓泡脫落，隨后破裂、生銹，再后來(lái)面板銹蝕開始擴(kuò)展并連成一片，向深處發(fā)展，露出基體金屬，出現(xiàn)均勻腐蝕或坑蝕。斑狀腐蝕容易發(fā)生在汽車車身。主要包括車身的前面板、汽車裙帶等部位。這些區(qū)域受到砂石飛濺撞擊較嚴(yán)重，面板漆層易被劃傷和脫落，加重了腐蝕的發(fā)生斑狀腐蝕頻發(fā)在車身的前面板、汽車裙帶等部位。 基體金屬陰極反應(yīng)氣體鼓泡剝離,砂石飛濺機(jī)械刺傷使漆層分離都是造成汽車車身斑狀腐蝕的原因。斑狀腐蝕發(fā)生的影響因素很多,例如涂層系統(tǒng)耐候性的優(yōu)劣、金屬基體鍍層耐蝕性的優(yōu)劣、預(yù)

29、處理膜的質(zhì)量好壞以及汽車行駛環(huán)境的腐蝕強(qiáng)弱等,都會(huì)影響斑狀腐蝕部位及其發(fā)生的程度、發(fā)生的時(shí)間?？p隙腐蝕 縫隙腐蝕是最常見、最主要汽車腐蝕的腐蝕形態(tài),同時(shí)也是汽車腐蝕中損壞的最重要原因?？p隙腐蝕發(fā)生在汽車各種形式的連接部位,例如一輛轎車就有近3000一4000個(gè)點(diǎn)焊點(diǎn),還有許許多多鉚釘連接,螺栓螺釘連接,橡膠條、裝飾條的粘接等,在這些連接部位存在大量縫隙。縫隙腐蝕主要3種常見的特殊形式包括有絲狀腐蝕、穿透腐蝕、沉積腐蝕。  汽車易發(fā)生縫隙腐蝕的部位有以下兩種：（1）汽車上金屬結(jié)構(gòu)的連接處，包括鉚接連接、螺紋連接、焊接連接。如汽車橫梁和縱梁、導(dǎo)水槽、車身面板搭接處、翼子板和擋泥板、等。（

30、2）汽車上金屬與非金屬的連接處，包括金屬與塑料、橡膠、木材、織物以及法蘭襯墊等，例如車身窗框，車身裝飾條附件等部位。1絲狀腐蝕 汽車絲狀腐蝕又稱膜下腐蝕同樣也是一種常見的縫隙腐蝕形式。一般情況下它發(fā)生在漆膜下面,其腐蝕形態(tài)貌為絲狀行跡,類似于一條小細(xì)溝。環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)于絲狀腐蝕影響最大,最容易發(fā)生絲狀腐蝕的相對(duì)濕度大約在65%90%之間,而不受漆膜下的基體影響。絲狀腐蝕發(fā)展過程是先在某點(diǎn)金屬溶解,產(chǎn)生高濃度Fe2+離子,周圍空氣中的水通過滲透作用不斷滲入,鐵離子水解,使此處產(chǎn)生酸性環(huán)境,氯化物濃縮,進(jìn)一步促進(jìn)金屬溶解,環(huán)境中的鹽粒濺在車身和車輪上使其腐蝕。腐蝕產(chǎn)物形成膜的包套,包套較薄弱點(diǎn)易破

31、裂,流出液體在原先腐蝕點(diǎn)形成一個(gè)活性頭部,頭部又引起腐蝕,一連串重復(fù)過程形成連續(xù)的線,即呈絲狀。頻率較高的部位集中在車身面板與汽車裙帶處。腐蝕形態(tài)示意如圖4一1所示。 2穿透腐蝕 穿透腐蝕在縫隙腐蝕中是一種特殊汽車腐蝕形式。汽車在行駛中由于路上泥水、沙子和防凍鹽等飛濺進(jìn)入汽車內(nèi)一些不容易干燥的部位而引起穿透腐蝕。穿透腐蝕會(huì)優(yōu)先選擇在縫隙或空腔內(nèi)側(cè)發(fā)生,然后再?gòu)膬?nèi)部向外部發(fā)展,結(jié)果使汽車構(gòu)件出現(xiàn)腐蝕穿透現(xiàn)象。 穿透腐蝕(PerforationCormsion)誘發(fā)頻繁在以下部位:1、金屬結(jié)構(gòu)的連接處,如鉚接、焊接、螺紋連接等,如圖4一2(a)所示。如車身面板搭接處、車架、車身骨架、底盤的大梁、燃

32、油箱、翼子板和擋泥板等部位;2、金屬與非金屬的連接處,如金屬與木材、塑料、織物以及法蘭襯墊等,如圖4一2(b)所示,如車身窗框、車身裝飾條附近等部位。3沉積腐蝕 沉積腐蝕是指積累的沉積物內(nèi)或沉積物下面的水引起的。由于汽車長(zhǎng)期在道路上行駛，在汽車門底部，門卡槽等特殊結(jié)構(gòu)，積累了泥沙和灰塵。在這些結(jié)構(gòu)處由于水不流動(dòng)，促使此環(huán)境形成一個(gè)縫隙腐蝕環(huán)境，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，陽(yáng)極在沉積物下面，陰極在其緊靠邊緣處或在邊緣處因此造成沉積腐蝕。4.1.3局部腐蝕局部腐蝕一般包括電偶腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕等。1電偶腐蝕 當(dāng)兩種不同的金屬浸在具有腐蝕性和導(dǎo)電性的溶液中時(shí)，兩金屬腐蝕電位之間通常存在著差異。如果這兩種相互

33、接觸，由于受到極化，這時(shí)電位低的金屬在接觸后，腐蝕速度增加變?yōu)殛?yáng)極；而腐蝕電位較高的金屬腐蝕速度下降變?yōu)殛帢O。這種腐蝕稱為電偶腐蝕或雙金屬腐蝕 現(xiàn)代汽車車身裝飾條都是采用不銹鋼制作的,不銹鋼和普碳鋼存在電位差,就有可能引發(fā)電偶腐蝕的發(fā)生。如鋼件連接的銅、鎳、鉛及其鍍層,鋼件腐蝕則被減弱或者被抑制。如水循環(huán)系統(tǒng)中的散熱片、缸體、水泵、缸蓋、分水管等零部采用不同材料(例如黃銅、紫銅、鋁、鋼、鑄鐵、)制成,當(dāng)它們?cè)谝黄疬B接時(shí)就極易發(fā)生電偶腐蝕。在冬季常用含乙二醇的防凍液,它是導(dǎo)電性介質(zhì),此時(shí)電偶腐蝕更為嚴(yán)重。汽車在行駛中防凍鹽道路提供了大量的Cl- 離子，其具有很好的導(dǎo)電性，并且具備很強(qiáng)破壞鋁表面氧

34、化膜的能力。所以在沿海或在含有防凍鹽的道路上長(zhǎng)期行駛的汽車，被電偶腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。 2 點(diǎn)腐蝕 造成點(diǎn)腐蝕原因有金屬零件表面位置與非金屬夾雜和組織與成分的不均勻性有關(guān)同時(shí)也可能由于金屬表面微小灰塵離子引起空氣中的含氧濃度差異而導(dǎo)致點(diǎn)腐蝕。點(diǎn)腐蝕常發(fā)生在不銹鋼、鋁及鋁合金、鋅合金構(gòu)件以及鍍錫、鍍銅、鍍鉻鎳零件表面。特別是有Cl-的環(huán)境，即在有海洋大氣中與防凍鹽的路上，對(duì)汽車造成點(diǎn)腐蝕最為嚴(yán)重，3晶間腐蝕 在汽車制造過程中越來(lái)越多利用不銹鋼、各類合金在制造過程因?yàn)楣に嚥怀墒欤诤附?、加熱中?dǎo)致了晶粒與邊界發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)了大量高鉻碳化物，致使發(fā)生晶間腐蝕。最終造成金屬晶粒逐漸失去了結(jié)合力，導(dǎo)致金

35、屬?gòu)?qiáng)度下降。3.4 汽車腐蝕頻發(fā)的部分 我們都知道汽車的車身先是利用鋼板沖壓成一定我們需要的形狀，然后在通過焊接拼接在一起，成為一個(gè)完整的車身。但是在整個(gè)車身中，不同的車身部位需要的材料，車身塔接與結(jié)構(gòu)都是不一樣的，同時(shí)所處的環(huán)境也不一樣。所以我們要完全了解車身防腐蝕情況，得特別研究車身腐蝕發(fā)生的特點(diǎn)是十分重要的。3.4.1轎車車身腐蝕情況調(diào)查 為了全面了解汽車腐蝕通常情況需要研究人員通過大量的實(shí)車調(diào)查進(jìn)行評(píng)估的。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)了解到，多數(shù)國(guó)外汽車大國(guó)都對(duì)于汽車腐蝕調(diào)查和評(píng)估工作,在20世紀(jì)90年代中期就有瑞典的研究人員對(duì)汽車腐蝕做了大量的跟蹤、調(diào)查,共對(duì)7548輛汽車進(jìn)行了腐蝕調(diào)查。其調(diào)查

36、車輛的行駛的距離在35km-170000km范圍內(nèi)。為了好區(qū)分汽車車身分布區(qū)域，首先在調(diào)查中將汽車車身劃分為34個(gè)區(qū)域,左右各為17個(gè)區(qū)域,如圖3-1所示,劃分好區(qū)域后就對(duì)此34個(gè)區(qū)域進(jìn)行腐蝕統(tǒng)計(jì)分析。 圖3-1 根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明,汽車的腐蝕占比與汽車的行駛總路程、車輛使用年限密切相關(guān)，整體呈現(xiàn)正比關(guān)系，隨車齡與距離增加而增加。圖3-2為調(diào)查轎車車齡和腐蝕發(fā)生頻率的關(guān)系圖3-3轎車運(yùn)行距離與轎車腐蝕發(fā)生頻率的關(guān)系 圖3-2 圖3-3從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析出伴隨著車輛行駛距離、車齡越大，車齡的腐蝕程度幾乎接近100%，對(duì)車漆是相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)。汽車腐蝕的程度劃分為四個(gè)等級(jí)，第一等級(jí)為輕度腐蝕即漆層被劃傷，第二

37、等級(jí)為中度腐蝕即出現(xiàn)較深的或者面積較大的銹蝕;第三等級(jí)為重度腐蝕即腐蝕穿透，第四等級(jí)為嚴(yán)重腐蝕即部分車面板銹蝕分離脫落， 對(duì)各種車齡組調(diào)查到的各個(gè)部位腐蝕程度級(jí)別可用圖4一12表示。從圖4一12可以看出,我們可以看出隨著車齡增加,各級(jí)腐蝕的車輛的分?jǐn)?shù)增加與之同時(shí)腐蝕等級(jí)也隨之提高。 通過對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，我們得出汽車車身腐蝕頻率最高的區(qū)域在集中在11區(qū)域即后輪前罩處、8區(qū)域即前門門板、7區(qū)域即側(cè)門檻處。車身受到嚴(yán)重腐蝕占比最高的區(qū)域?yàn)?1區(qū)域即前后亂罩前沿區(qū)域，其次是2區(qū)域即前輪罩全部上面。通常情況下，汽車左側(cè)的腐蝕較較右側(cè)要嚴(yán)重一點(diǎn),這是因?yàn)樵谄囆旭傔^程中左側(cè)比右側(cè)受到碎石和泥沙的飛濺撞

38、擊更為嚴(yán)重。 汽車的腐蝕一般存在這兩種情況。第一種情況是來(lái)自外部開始腐蝕；在汽車噴涂過程中因工藝和涂料的不良而致使漆層本身存在缺陷,或是在汽車行駛過程中碎石、泥沙撞擊使其車身表面涂層劃傷而受損，導(dǎo)致汽車腐蝕發(fā)生。在車輛的各個(gè)部位都可能受到這樣作用的導(dǎo)致腐蝕的情況,并且會(huì)更多地集中在汽車的前部和側(cè)部。第二種情況是從鋼板內(nèi)側(cè)開始腐蝕,因從內(nèi)部開始腐蝕，導(dǎo)致腐蝕前期不能被輕易發(fā)現(xiàn)，這就是前面所講的穿透腐蝕形態(tài)。一般情況下在汽車涂裝工藝中對(duì)汽車車身鋼板內(nèi)板不做嚴(yán)格的噴漆防銹處理。所以導(dǎo)致在汽車因在砂石泥水路面會(huì)造成鋼板內(nèi)側(cè)積累砂石和泥水長(zhǎng)時(shí)間不能排泄，最終導(dǎo)致腐蝕從內(nèi)板開始，然后腐蝕擴(kuò)展穿透到鋼板外側(cè)

39、。造成這種腐蝕是因在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有不當(dāng)之處或防銹處理不合理。若汽車在含鹽道路的行駛,還將進(jìn)一步加快腐蝕發(fā)展;另一方面,汽車的側(cè)面板和后輪罩后部擋泥板,常因雨水和冷凝水的進(jìn)入,也會(huì)從內(nèi)側(cè)開始向外側(cè)的穿透腐蝕,尤其是在后輪罩后部擋泥板受到后輪飛濺泥土的撞擊后,腐蝕將會(huì)更加頻繁和嚴(yán)重。4.2.2轎車車身腐蝕頻發(fā)部位及原因分析1車身面板及附近部位的腐蝕 車身面板腐蝕以斑狀腐蝕的形式出現(xiàn)較多。在腐蝕的初始階段車身面板涂層鼓泡脫落,然后破裂、生銹,到最后腐蝕從點(diǎn)擴(kuò)展連成一片的板銹,并且會(huì)向深處繼續(xù)發(fā)展。面板腐蝕會(huì)在前面板、邊緣及尖角部位、裙帶區(qū)、面板塔姐處等都會(huì)發(fā)生腐蝕。前面板和裙帶區(qū)外板的頻率比較高,因?yàn)檫@

40、些區(qū)域受到砂石飛濺撞擊的頻率較高。導(dǎo)致面板漆層遭到劃傷甚至脫落,所以加重了腐蝕的發(fā)生。 最后,車身側(cè)面的裙帶區(qū)由于距離路面最近,砂石、鹽粒和水的飛濺較為嚴(yán)重。加之裙帶區(qū)面板與車身骨架存在搭接縫隙,故而此處是引發(fā)常見腐蝕的主要部位,經(jīng)常出現(xiàn)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)的腐蝕穿透現(xiàn)象。 2發(fā)動(dòng)機(jī)罩及附近部位的腐蝕 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩發(fā)生腐蝕主要的區(qū)域?yàn)榍胺竭吘?這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)罩前方邊緣受前車輪飛濺砂石撞擊的影響,同時(shí)其邊緣的折疊處會(huì)慢慢累積不少泥沙和道路鹽長(zhǎng)期不能排除,因此縫隙開始發(fā)生腐蝕。同樣由于前車輪上方排水孔容易進(jìn)入泥沙和水,并積存下來(lái)，在發(fā)動(dòng)機(jī)減震裝置處，這里也常發(fā)生腐蝕情況。3車輪罩及附近部位的腐蝕 在90年代初，多數(shù)汽車是沒有內(nèi)輪罩導(dǎo)致前擋泥板與下翼子板區(qū)內(nèi)很容易積存泥沙，后采取了內(nèi)輪罩有效的減少了該區(qū)域的腐蝕情況。但是隨著道路的防凍鹽增加，為了提高車輪罩的腐蝕，有些車輛開始采納鋁制板來(lái)作為內(nèi)輪罩材料，大大提高了腐蝕性能力。 4車門及附近部位的腐蝕 汽車制造中,車門內(nèi)面板與車門外面板的邊緣采用翻邊重疊彎曲咬合,