防止車身搭鐵部位銹蝕問題的研究

饒淑娟，王振忠，李 漢，王明錦，吳成明，趙福全

（吉利汽車研究院，浙江 杭州 311228）

汽車用電器負(fù)極導(dǎo)線的接線片，通常用螺栓就近擰緊在車身固定點(diǎn)上，利用金屬車身形成電氣回路，對這種電氣連接方式，通稱為搭鐵或俗稱為接地。

如果車身搭鐵部位出現(xiàn)銹蝕，將使搭鐵部位電氣回路的導(dǎo)電性能下降、電氣參數(shù)發(fā)生改變、用電器不能正常工作，嚴(yán)重時(shí)汽車不能正常駕駛。

然而搭鐵部位的銹蝕問題，無論在過去或現(xiàn)在，一直都是各車型經(jīng)常出現(xiàn)，且使人感到困擾和很難根治解決的實(shí)際問題。因此，如何防止和解決搭鐵部位銹蝕的問題，無論是對減少汽車故障、保證汽車正常駕駛，還是保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，都具有十分重要的意義。

1 搭鐵部位銹蝕的主要原因分析

為滿足汽車車身裝飾和防腐的要求，一般都要對車身進(jìn)行涂裝處理。但由于油漆是絕緣體，油漆涂層有礙導(dǎo)電回路的形成，因此有很多汽車廠在車身進(jìn)入涂裝前，先用遮蔽螺栓擰緊在車身各搭鐵部位的螺紋孔上，將各搭鐵部位遮蔽 （傳統(tǒng)遮蔽螺栓安裝見圖1），然后再進(jìn)行中涂漆層和面涂漆層的噴涂，待涂裝作業(yè)結(jié)束后，再將遮蔽螺栓拆下。傳統(tǒng)車身涂裝 （含遮蔽螺栓安裝、拆卸）流程如圖2所示。

由于遮蔽螺栓的遮蔽，使得車身各搭鐵部位的螺紋孔和螺紋孔端面，都未被油漆涂覆。用這種傳統(tǒng)的做法，雖然可使新出產(chǎn)車輛的搭鐵可靠性得到改善，但由于各搭鐵部位螺紋孔和螺紋孔端面沒有得到任何防腐層的保護(hù)，所以在車身貯存、周轉(zhuǎn)過程中，特別在雨季和潮濕環(huán)境下極易銹蝕；而且在車輛使用過程中，還會隨著使用時(shí)間的不斷增長，銹蝕程度也會不斷加劇。

經(jīng)過分析，我們認(rèn)為銹蝕之所以不斷加劇，除大氣中含有SO2、CO2、O2和雨水、洗車等因素影響外，電化學(xué)腐蝕更是不可忽視的主要因素。

眾所周知，用電器負(fù)極導(dǎo)線的接線片是用H62黃銅制成的，車身是用鋼板制成的，由于鋼板與黃銅存在著電位差，空氣中又有水分、CO2、SO2的同時(shí)存在，這樣在各搭鐵部位處就形成了一個(gè)個(gè)原電池；由于鐵電位高于銅電位的緣故，使得搭鐵部位處鋼板失去電子，與空氣中水分、CO2、O2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)， 生成Fe3C和Fe2O3［1］，使得車身搭鐵部位的螺紋孔和螺紋孔端面逐漸發(fā)生電化學(xué)腐蝕，即逐漸發(fā)生銹蝕。車身搭鐵部位螺紋孔、螺紋孔端面銹蝕狀況如圖3所示。

由于搭鐵部位的逐漸銹蝕，使得搭鐵部位的搭鐵功能和可靠性逐漸下降，甚至造成搭鐵功能失效，用電器不能正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會影響汽車的正常駕駛。對此，作者為如何解決和防止車身搭鐵部位銹蝕的問題，進(jìn)行了潛心的研究，并提出以下防止和解決搭鐵部位銹蝕的具體辦法。

2 防止車身搭鐵部位銹蝕的具體辦法

2.1 優(yōu)化工藝流程，解決搭鐵螺紋孔銹蝕問題

為使車身保證搭鐵的可靠性，很多汽車廠一直在沿用傳統(tǒng)的車身涂裝工藝流程，即在車身進(jìn)入涂裝作業(yè)前，先安裝遮蔽螺栓，將車身各搭鐵部位遮蔽，然后再進(jìn)行涂裝作業(yè)，待涂裝作業(yè)結(jié)束后，再將遮蔽螺栓拆下 （見圖2）。

經(jīng)過分析，我們認(rèn)為采用這種傳統(tǒng)工藝流程的做法，只是解決了新出產(chǎn)車輛電氣搭鐵的可靠性，卻不能阻止以后電化學(xué)腐蝕的發(fā)生和蔓延。

經(jīng)過研究，將涂裝工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化，把遮蔽螺栓改在車身經(jīng)磷化、電泳后安裝，然后再進(jìn)行中涂漆層和面涂漆層的噴涂，待車身涂裝作業(yè)完成后，再將遮蔽螺栓拆下。優(yōu)化后車身涂裝 （含遮蔽螺栓安裝、拆卸）流程如圖4所示。

由于采取以上工藝流程的改進(jìn)措施，使得螺紋孔內(nèi)表面和螺紋孔端面附著了磷化、電泳保護(hù)層，在一定程度上解決了螺紋孔內(nèi)表面銹蝕的問題，但在螺紋孔端面仍然存在著中涂漆層和面漆漆層漏涂的問題，不但影響外觀，還直接影響到車身防腐性能的要求。

2.2 改變遮蔽螺栓安裝方法，解決螺紋孔端面漏涂問題

傳統(tǒng)的遮蔽螺栓安裝法，是將遮蔽螺栓直接擰緊在車身搭鐵部位處 （見圖1），使得遮蔽螺栓頭部的下端面與車身緊密貼合，因此會出現(xiàn)螺紋孔端面中涂漆層和面涂漆層漏涂的問題。

為此，我們改變了遮蔽螺栓通常的安裝方法，即采取預(yù)留間隙的安裝法，在遮蔽螺栓安裝時(shí)，有意使遮蔽螺栓頭部下端面與搭鐵部位螺紋孔端面保持一定的、足以滿足噴漆要求的距離L （見圖5）。

由于采用此辦法，使得搭鐵部位螺紋孔端面與車身同時(shí)得到充分的噴漆處理，車身電氣搭鐵可靠性和防腐性能都達(dá)到了要求。

2.3 用PUR材質(zhì)制成的遮蔽孔塞代替鋼質(zhì)遮蔽螺栓

在傳統(tǒng)的涂裝作業(yè)中，所采用的遮蔽螺栓通常是用鋼質(zhì)材料制成的。在遮蔽螺栓隨車身涂裝處理后，螺栓頭部會隨不同顏色的車身，覆有不同顏色的油漆，拆卸后又會粘染灰塵和雜質(zhì)，對這種經(jīng)過使用后的遮蔽螺栓，將很難清潔處理和重復(fù)使用，何況鋼質(zhì)遮蔽螺栓的材料和制造成本較高，安裝與拆卸不但需要工具，而且作業(yè)時(shí)間較長，工作效率較低，是生產(chǎn)成本中不容忽視的浪費(fèi)。

為了降低生產(chǎn)成本，我們又提出了用PUR（Polyurethane Reactive，聚氨酯）材料制作遮蔽孔塞 （以下簡稱孔塞）的設(shè)想，因?yàn)橛肞UR材料制成的孔塞，不但具有材料成本低、制造成本低的優(yōu)勢，而且還可以簡化孔塞安裝與拆卸的操作、減少操作工時(shí)、提高生產(chǎn)效率，有利降低生產(chǎn)成本。

經(jīng)過反復(fù)的研究與試驗(yàn)，我們終于研究出適于制作孔塞用的PUR改性材料，這種經(jīng)過改性的PUR材料，不但具有一定的彈性、韌性、抗拉強(qiáng)度，還具有隨溫度升高膨脹和耐180℃高溫的特點(diǎn)。

在此基礎(chǔ)上，我們對采用鋼質(zhì)遮蔽螺栓的安裝方法、遮蔽原理進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)和研制出PUR遮蔽孔塞，見圖6。

因?yàn)樾卵兄频恼诒慰兹男螤钍菆A柱形，從根本上解決了螺紋孔端面被遮蔽的問題，在孔塞安裝時(shí)，利用改性PUR材料具有的彈性和韌性，只需用適當(dāng)?shù)牧⑵渫迫?；在后續(xù)涂裝作業(yè)中，孔塞將隨烘烤溫度的升高，脹緊在螺紋孔內(nèi)不會脫落 （見圖7）；涂裝作業(yè)結(jié)束后，只需用夾鉗拉拔拆卸，這是因?yàn)榻?jīng)過改性的PUR材料具有一定的彈性、韌性和抗拉強(qiáng)度，能有效保證PUR孔塞的順利拔出。

3 總結(jié)

作者針對車身搭鐵部位銹蝕的問題，進(jìn)行了廣泛調(diào)查、深入分析和潛心研究，闡述了車身搭鐵部位銹蝕的主要原因，提出了解決問題的具體辦法和改進(jìn)措施，解決了長時(shí)間以來各車型難以解決的汽車車身搭鐵部位銹蝕的問題，保證了汽車電氣搭鐵的可靠性，保證了汽車的正常駕駛，保障了人們生命財(cái)產(chǎn)安全。經(jīng)過有關(guān)專家評議認(rèn)為:本文所提出的有關(guān)解決問題的辦法和改進(jìn)措施，具有很好的推廣和使用價(jià)值。

［1］秦國治，田志明.防腐蝕技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.