汽車表面涂層處理與防護(hù)

汽車表面處理與防護(hù)

孫懷珍

2011-06-08

1目錄表面處理方式一

常用表面處理工藝介紹二防腐系統(tǒng)解決方案七防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀三汽車廠商腐蝕擔(dān)保案例五典型腐蝕案例分析八

表面處理評(píng)價(jià)方法介紹四表面處理方式成本對(duì)比六2現(xiàn)狀3

零部件耐蝕性要求

零部件耐蝕性要求遵循Q/SQR.04.028，以Q/SQR.04.028為指導(dǎo)性原則，設(shè)計(jì)師根據(jù)零部件的具體使用環(huán)境、車型定位等因素，選擇耐蝕性等級(jí)。

耐蝕性融入零部件標(biāo)準(zhǔn)

在零部件標(biāo)準(zhǔn)中，體現(xiàn)零部件的表面處理方式；鹽霧試驗(yàn)等級(jí)；零部件的鹽霧試驗(yàn)時(shí)間；鹽霧試驗(yàn)后的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；膜厚，并在圖紙上注明；附著力；耐候、高低溫試驗(yàn)、耐有機(jī)溶劑、耐水性、抗石擊等試驗(yàn)項(xiàng)目可以結(jié)合具體零部件和表面處理方式進(jìn)行選作，在圖紙上注明。

零部件標(biāo)準(zhǔn)制定或修訂時(shí)，材料部參與標(biāo)準(zhǔn)評(píng)審零部件耐蝕性要求4表面處理的重要性

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)汽車抵御外界環(huán)境作用能力和汽車長期運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及汽車的外觀提出了越來越高的要求。汽車損壞主要有事故損壞、磨損損壞、腐蝕損壞等三種形式，其中腐蝕損壞最為嚴(yán)重。汽車上所使用的材料主要以金屬材料為主，金屬材料普遍存在著腐蝕問題。腐蝕不僅破壞汽車的外觀，還直接影響汽車的使用壽命，同時(shí)帶來了環(huán)境的污染、事故的發(fā)生以及材料和能源的浪費(fèi)。

一、表面處理方式介紹5

電鍍和陽極氧化電化學(xué)處理磷化、鈍化、發(fā)黑等

化學(xué)處理熱浸鍍、熱噴涂、熱燙印、化學(xué)熱處理等

熱處理蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍等

真空法噴涂、電泳

涂裝汽車常用的表面處理方式一、表面處理方式介紹6特點(diǎn)：又稱耐蝕性電鍍，要求零件本身具有良好的耐蝕性。占汽車電鍍總面積的70%~80%。如鍍鋅、鍍鋅合金、鍍鉛等。特點(diǎn):汽車行業(yè)對(duì)防護(hù)裝飾性鍍層要求非常苛刻，要求電鍍后外觀亮澤，色調(diào)均勻協(xié)調(diào)，耐蝕性好，鍍層要求5~10年不變色和不銹蝕。如鍍銅、仿金、銅+鎳+鉻等特點(diǎn)：功能性電鍍與前兩種電鍍有所不同，主要是賦予基體材料以特殊的物理和化學(xué)性能，著重于鍍層本身的特性。如鉛錫合金、鍍硬鉻、鍍錫等。防護(hù)性鍍層防護(hù)裝飾性鍍層功能性電鍍汽車電鍍按功能分為三類一、表面處理方式介紹7機(jī)械處理：噴丸、噴砂、機(jī)械拋光、拋光。。。化學(xué)處理：化學(xué)除油、化學(xué)浸蝕、化學(xué)拋光。。。電化學(xué)處理：電化學(xué)除油、電化學(xué)浸蝕。。。超聲波處理：超聲波除油、超聲波浸蝕。。。二、常用表面處理工藝介紹-前處理81、磨光：借助粘有磨料的特制磨光輪（或帶）的旋轉(zhuǎn)，以切削金屬零件表面的過程。磨光可去掉零件表面的毛刺、銹蝕、劃痕、焊瘤、焊縫、砂眼、氧化皮等各種宏觀缺陷，以提高零件的平整度和電鍍質(zhì)量。2、拋光：用裝在拋光機(jī)上，且涂有拋光膏的拋光輪對(duì)零件表面進(jìn)行加工的過程。目的是進(jìn)一步降低零件表面的粗糙度，獲得光亮的外觀。二、常用表面處理工藝介紹-前處理粗糙表面的整平93、滾光、振動(dòng)光飾、刷光目的也是進(jìn)一步降低零件表面的粗糙度，獲得光亮的外觀。4、噴砂、噴丸目的是清理或修飾零件表面。噴砂主要功能是表面除銹,除氧化皮等,比如熱處理后的零件,還提高表面粗糙度,去除零件機(jī)加工毛刺,消除零件內(nèi)應(yīng)力,減少熱處理后零件變形,提高零件表面耐磨,受壓能力等二、常用表面處理工藝介紹-前處理粗糙表面的整平10進(jìn)入電鍍車間的金屬制品，由于經(jīng)過各種加工和處理，不可避免地會(huì)粘附一層油污，因此在電鍍或氧化、磷化之前，為保證鍍層與基體的牢固結(jié)合；保證氧化、磷化的順利進(jìn)行和轉(zhuǎn)化膜的質(zhì)量，必須清除零件表面的油污。根據(jù)油的特性和在零件表面的粘污程度，可有針對(duì)性地選擇除油方法。常用的除油方法有：有機(jī)溶劑除油、化學(xué)除油、電化學(xué)除油、擦拭除油、滾筒除油以及上述方法的聯(lián)合使用。

二、常用表面處理工藝介紹-前處理5、除油（脫脂）116、浸蝕（酸洗）浸蝕是電鍍工藝中的重要工序之一，按其性質(zhì)一般分為化學(xué)浸蝕和電化學(xué)浸蝕兩大類。

化學(xué)浸蝕：金屬零件浸漬在相應(yīng)的浸蝕液中，利用浸蝕液與基體表面上氧化皮或銹蝕產(chǎn)物等的化學(xué)溶解作用，以達(dá)到除去零件表面氧化皮、銹蝕物、鈍態(tài)薄膜等目的的過程。

電化學(xué)浸蝕：對(duì)浸蝕液施加電流，達(dá)到除去零件表面氧化皮、銹蝕物、鈍態(tài)薄膜等目的的過程。通常是借助于直流電進(jìn)行，金屬零件既可以在陽極上加工，也可以在陰極上加工。二、常用表面處理工藝介紹-前處理127、電解拋光和化學(xué)拋光

電解拋光，是金屬零件在特定條件下的陽極浸蝕。這一過程能改善金屬表面的微觀幾何形狀，降低金屬表面的顯微粗糙程度，從而達(dá)到使零件表面光亮的目的。

化學(xué)拋光，是金屬零件在特定條件下的化學(xué)浸蝕。在這一浸蝕過程中，金屬表面被溶液浸蝕和整平，從而獲得了比較光亮的表面。二、常用表面處理工藝介紹-前處理13二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅

鋅是一種灰白色金屬，100-150℃塑性好，可壓延，密度：7.14g/cm3；熔點(diǎn)：419℃;原子量：65.38，電極電位為:—0.76V，電化當(dāng)量：1.22g/(A·h)鋅是典型的兩性金屬，易溶于酸，也溶于堿

Zn＋2HCl＝＝ZnCl2

＋H2↑Zn＋2NaOH＝＝Na2ZnO2

＋H2↑

在鋅上，氫的析出過電位較高，因此，較純的鋅溶解反應(yīng)不易發(fā)生。當(dāng)鋅中含有電位比較正的金屬雜質(zhì)時(shí)，電化學(xué)溶解進(jìn)行得很快。可利用鋅的這種特性，組成犧牲陽極型鍍層，保護(hù)基體金屬免遭腐蝕。在潮濕的空氣中容易生成白色堿式碳酸鋅（白繡），鋅對(duì)鋼鐵件有一定的防護(hù)能力，而且成本較低，廣泛應(yīng)用于汽車上黑色金屬的防護(hù)，鋅的硬度比較低，不適于鍍?cè)谀湍チ悴考?4二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅鍍鋅種類鍍鋅電鍍鋅熱鍍鋅粉末滲鋅機(jī)械鍍鋅鋅溶液高溫鋅液高溫鋅粉高溫鋅粉15鈍化目的：提高鍍鋅零部件的抗蝕性和裝飾性鈍化膜成分：鉻酸鹽鈍化顏色：白色、彩虹色、軍綠色、黑色電鍍鋅工藝上夾具→前處理→水洗→鍍鋅→水洗→鈍化→水洗→干燥鈍化二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅16二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅

實(shí)物圖17二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅

實(shí)物圖18二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅19二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅20將來未來幾年目前六價(jià)鉻鈍化三價(jià)鉻鈍化無鉻鈍化

鈍化發(fā)展趨勢(shì)二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅鈍化21對(duì)于彈簧件和高強(qiáng)度件電鍍鋅后應(yīng)消除氫脆，以防止使用過程中斷裂。電鍍鋅注意事項(xiàng)-氫脆最大抗拉強(qiáng)度RmmaxMpa溫度，℃時(shí)間，hRmmax≤1050無要求

-1050＜Rmmax≤1450190~220

81450＜Rmmax≤1850190~220

18Rmmax＞1800190~220

24

氫脆機(jī)理：延遲斷裂現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于零件內(nèi)部的氫向應(yīng)力集中的部位擴(kuò)散聚集,應(yīng)力集中部位的金屬缺陷多(原子點(diǎn)陣錯(cuò)位、空穴等)。氫擴(kuò)散到這些缺陷處,氫原子變成氫分子,產(chǎn)生巨大的壓力,這個(gè)壓力與材料內(nèi)部的殘留應(yīng)力及材料受的外加應(yīng)力,組成一個(gè)合力,當(dāng)這合力超過材料的屈服強(qiáng)度,就會(huì)導(dǎo)致斷裂發(fā)生。氫脆既然與氫原子的擴(kuò)散有關(guān),擴(kuò)散是需要時(shí)間的,擴(kuò)散的速度與濃差梯度、溫度和材料種類有關(guān)。因此,氫脆通常表現(xiàn)為延遲斷裂。二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅表1、鍍鋅后消除氫脆的條件（不含表面淬火工件）22

Fe/Ep·Zn8·C鍍鋅表示方法基體材料表面處理方式鍍層成分鍍層厚度鈍化顏色不同鍍鋅性能比較鍍鋅方式耐蝕性焊接性成形性涂漆性電鍍鋅板較差一般優(yōu)一般電鍍鋅合金板良優(yōu)良良熱鍍鋅板優(yōu)較差一般較差合金化熱鍍鋅板一般良較差優(yōu)不同鍍鋅薄板性能比較二、常用表面處理工藝介紹—鍍鋅23二、常用表面處理工藝介紹—達(dá)克羅外觀為均勻的銀白色，涂層中80%為鋅、鋁，其余是鉻酸鹽達(dá)克羅鍍層介紹優(yōu)異的防腐性能耐高溫強(qiáng)無氫脆現(xiàn)象；對(duì)油漆的附著力強(qiáng)；達(dá)克羅涂層特點(diǎn)工件除油→拋丸機(jī)進(jìn)行表面清除氧化層處理→浸漬或噴涂達(dá)克羅溶液→烘烤→冷卻→成品達(dá)克羅工藝24二、常用表面處理工藝介紹—交美特

美國MCI公司為滿足政VOC法規(guī)定和汽車行業(yè)規(guī)定的環(huán)保要求而開發(fā)的表面處理新技術(shù)

交美特優(yōu)異的防腐性能耐高溫強(qiáng)無氫脆現(xiàn)象；對(duì)油漆的附著力強(qiáng)；抗雙金屬腐蝕；生產(chǎn)工藝全程閉路循環(huán)，對(duì)環(huán)境無污染。

交美特涂層特點(diǎn)工件裝簍→前處理→浸涂→離心甩干→固化→冷卻

交美特工藝25二、常用表面處理工藝介紹—鍍銅鎳鉻裝夾→除油→水洗→粗化→水洗→活化→水洗→鍍銅→水洗→鍍鎳→水洗→鍍鉻→水洗→干燥銅鎳鉻鍍層介紹純銅顏色為玫瑰紅且富有延展性鎳為一種略帶微黃的金屬，具有鐵磁性純金屬鉻(Cr)的單質(zhì)呈銀白色，硬度高銅鎳鉻鍍層工藝介紹26作用：賦予基體材料特殊的物理和化學(xué)性能功能性電鍍介紹功能性電鍍案例耐磨涂層:鍍硬鉻、Ni-P，Ni-SiC等自潤滑涂層：Ni-MoS2、Ni-氟化石墨等導(dǎo)電涂層：銅、錫、銀二、常用表面處理工藝介紹—功能性電鍍27三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀腐蝕環(huán)境定義涂層腐蝕區(qū)域劃分外部區(qū)域：以車門、風(fēng)窗---密封條為界，位于車身外部或某些開啟零件內(nèi)部。內(nèi)部區(qū)域：以密封條為界，位于駕駛艙或行李艙內(nèi)。腐蝕輕微的工作環(huán)境：干燥溫和的內(nèi)部區(qū)域。腐蝕中等的工作環(huán)境：雨水不直接接觸的部位、離地面較高。腐蝕較嚴(yán)重環(huán)境：離地面較近、容易受到污泥和水等侵蝕。腐蝕嚴(yán)重的工作環(huán)境：經(jīng)常受到風(fēng)雨直接侵害、處于高溫和高濕下工作。鹽霧試驗(yàn)定義原則28涂層腐蝕等級(jí)定義耐鹽霧等級(jí)代號(hào)腐蝕環(huán)境區(qū)域鹽霧試驗(yàn)時(shí)間FS－1腐蝕輕微的工作環(huán)境內(nèi)部區(qū)域≥24hFS－2≥48hFS－3腐蝕中等的工作環(huán)境內(nèi)部區(qū)域、依稀可見外部區(qū)域≥96hFS－4≥144hFS－5腐蝕較嚴(yán)重的工作環(huán)境外部區(qū)域≥240hFS－6腐蝕嚴(yán)重的工作環(huán)境外部區(qū)域≥360hFS－7重點(diǎn)外部區(qū)域≥480hFS－8≥720h三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀29油漆涂層性能要求三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀30⑴主要表面無基體腐蝕，缺陷部位如棱邊、焊縫、尖端等腐蝕面積要求小于總?cè)毕菝娣e的10％；對(duì)于一些總成零件中的單件或散件的“缺陷面積”，以單件或散件自身面積計(jì)算，不包含總成部件。⑵無起泡；⑶附著力0～1級(jí)（僅針對(duì)鹽霧試驗(yàn)大于480h的油漆涂層），對(duì)于一些鑄鐵件等零件表面涂層，試驗(yàn)前后無法做漆膜附著力的，可以選擇鹽霧試驗(yàn)后“無起泡”項(xiàng)目代替；⑷需要?jiǎng)澗€的劃線腐蝕小于等于2.5mm（單邊）。油漆涂層鹽霧試驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀31鍍鋅性能要求鍍鋅鈍化層顏色及耐腐蝕要求鍍鋅件鍍層性能要求三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀32

達(dá)克羅涂層性能要求三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀33

交美特涂層性能要求序號(hào)項(xiàng)目腐蝕等級(jí)123451外觀a涂層呈銀灰色；b涂層應(yīng)連續(xù)，無漏涂、氣泡、剝落、裂紋、麻點(diǎn)、夾雜物等缺陷；c涂層應(yīng)均勻，無明顯的局部過厚現(xiàn)象。2耐鹽霧腐蝕性（h）1202404807209603耐濕熱腐蝕性（h）360h內(nèi)不允許出現(xiàn)紅銹4耐熱性（h）3h后，要求涂層無變色、氣泡、剝落、裂紋等缺陷。經(jīng)耐熱試驗(yàn)后涂層不得剝落和漏底但允許膠帶粘有少量的鋅粉和鋁粉。5附著強(qiáng)度涂層不得剝落和露底，但是允許膠帶變色和粘著鋅、鋁粉粒6耐水性360h，附著強(qiáng)度應(yīng)滿足序號(hào)5附著強(qiáng)度的要求三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀34鍍鋅件鹽霧試驗(yàn)后判定標(biāo)準(zhǔn)（1）鈍化層在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無白銹（2）電鍍層在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無基體腐蝕注：對(duì)于有外觀要求的件（內(nèi)部可見區(qū)域或外部可見區(qū)域）要求滿足⑴、⑵要求方可判定合格；對(duì)于不可見鍍鋅零件，滿足⑵要求即可。

達(dá)克羅/交美特鹽霧試驗(yàn)后判斷標(biāo)準(zhǔn)

在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無基體腐蝕鹽霧試驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀35鍍銅鎳鉻性能要求鍍層表示方法Fe/Ep·Cu20·Ni20·Cr0.5b示例三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀36裝飾性電鍍層的使用條件號(hào)使用條件號(hào)使用環(huán)境惡劣程度事例4特別惡劣環(huán)境對(duì)外觀要求極高的汽車外部零件或者要求耐較高溫度的零件，如標(biāo)牌、散熱器格柵等3惡劣環(huán)境汽車外部零件或汽車內(nèi)部人經(jīng)常接觸的零件，如裝飾條、內(nèi)開手柄等2一般環(huán)境汽車內(nèi)部人不經(jīng)常接觸零件，如座椅頭枕支桿等三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀37基體材料使用條件號(hào)分級(jí)號(hào)鋼鐵基體（Fe/）4Fe/Ep·Cu20Ni30dCr0.54Fe/Ep·Cu20Ni25dCr0.5mp(mc)3Fe/Ep·Cu15Ni25dCr0.53Fe/Ep·Cu20Ni20dCr0.5mp(mc)2Fe/Ep·Cu20Ni10bCr0.54Fe/Ep·Ni45dCr0.54Fe/Ep·Ni35dCr0.5mp(mc)3Fe/Ep·Ni35dCr0.52Fe/Ep·Ni20dCr0.5塑料基體（PL/）4PL/Ep·Cu30Ni20dCr0.5mp(0.8mc)3PL/Ep·Cu30Ni20dCr0.5mp(0.8mc)2PL/Ep·Cu25Ni15b(或s、d)Crr(或mp、mc)裝飾性電鍍層的使用條件號(hào)三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀38基體材料使用條件號(hào)耐腐蝕性CASS試驗(yàn)時(shí)間/h保護(hù)等級(jí)鋼鐵基體448≧8348≧8232≧8塑料基體448≧8348≧8224≧8要求外觀等級(jí)評(píng)定時(shí)最低比保護(hù)等級(jí)降2級(jí)。裝飾性電鍍層的使用條件號(hào)三、防腐標(biāo)準(zhǔn)解讀39ＮＳＳ和CASS：零部件

循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法：底盤功能零部件和外觀件道路腐蝕試驗(yàn)方法：整車表面處理評(píng)價(jià)方法四、表面處理評(píng)價(jià)