汽車車身防腐工藝提升應(yīng)用思考

李強(qiáng)

摘 要：本文首先將系統(tǒng)闡述汽車車身研發(fā)中車身防腐工藝的概念，隨后從汽車車身研發(fā)設(shè)計(jì)、汽車車身制造與汽車車身修復(fù)三個(gè)角度展開研究，最后結(jié)合目前汽車車身防腐工藝的發(fā)展?fàn)顩r與現(xiàn)存問題并提出相應(yīng)的發(fā)展策略，提升防腐工藝的應(yīng)用水平，為汽車行業(yè)的發(fā)展提供參考建議。

關(guān)鍵詞：汽車車身 防腐工藝 提升應(yīng)用

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，人們的生活質(zhì)量得到了改善，在生活方式方面產(chǎn)生了巨大的變化，其中，汽車作為人們的日常交通工具之一，需求量不斷攀升，行業(yè)內(nèi)的競爭也愈發(fā)激烈。與此同時(shí)，人們對于汽車質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)也在逐漸提升，而車身涂裝的反腐功能作為車身的核心組成部分之一，更加受到人們的重視。因此，必須進(jìn)一步提升汽車車身反腐工藝的技術(shù)水平與應(yīng)用水平，為汽車用戶提供高質(zhì)量的防腐服務(wù)。

2 汽車研發(fā)車身防腐設(shè)計(jì)

汽車最為日常的交通工具，其在市場中的價(jià)值定位與自身的使用周期有著密不可分的聯(lián)系。在汽車的設(shè)計(jì)過程中，防腐設(shè)計(jì)是提升汽車使用周期的有效應(yīng)對方式，具體來說則是針對汽車車身中外觀腐蝕、結(jié)構(gòu)腐蝕和穿孔腐蝕等腐蝕問題進(jìn)行處理。汽車車身中的外觀腐蝕問題將會(huì)直接影響到汽車的外觀，破壞汽車的視覺效果，而結(jié)構(gòu)腐蝕問題則是發(fā)生在汽車的車身的結(jié)構(gòu)件中，對于汽車結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性來說極具威脅性，是減少汽車使用周期的主要原因之一。最后是穿孔腐蝕，穿孔腐蝕通常發(fā)生在汽車車身的內(nèi)腔與外部接縫處，這些區(qū)域由于自身的特殊性在防腐處理上相對較弱，因此更容易遭到腐蝕，穿孔腐蝕的初期所產(chǎn)生的影響并不明顯，但持續(xù)腐蝕將會(huì)導(dǎo)致銹蝕穿孔的問題，對汽車車身造成嚴(yán)重?fù)p害。

目前，汽車研發(fā)中車身防腐方面的設(shè)計(jì)主要以虛擬開發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、虛擬仿真驗(yàn)證以及實(shí)物驗(yàn)證幾個(gè)部分組成，其中，實(shí)物驗(yàn)證是最為核心的環(huán)節(jié)。為確保汽車車身防腐工藝能夠達(dá)到用戶的使用需求，必須在實(shí)物驗(yàn)證環(huán)節(jié)中針對汽車的車身結(jié)構(gòu)、制造工藝等進(jìn)行多次驗(yàn)證，并且在驗(yàn)證時(shí)也應(yīng)采用綜合性的驗(yàn)證方式，確保防腐設(shè)計(jì)符合防腐標(biāo)準(zhǔn)，避免車輛在后續(xù)的使用過程中出現(xiàn)腐蝕問題。

3 采用同步工程的轎車車身設(shè)計(jì)

20世紀(jì)80年代，同步工程作為車輛防腐性能的核心助力之一在業(yè)內(nèi)迅速推廣，覆蓋了大部分車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同步工程（ Simultaneous Engineering）是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工程，它能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)過程的集中處理，同時(shí)還提供了能夠并行的體系化系統(tǒng)模式，在一定程度上提升了汽車研發(fā)和制造的效率。此外，同步工程還將大量新型技術(shù)融入到了車身內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的防腐工藝中，如CAS、CAD、CAE以及CAM技術(shù)等，從技術(shù)層面提升了車身設(shè)計(jì)中防腐工藝的綜合水平，為未來防腐工藝的發(fā)展提供了廣闊的改良空間[1]。

同步工程具體來說則是在研發(fā)新型車身結(jié)構(gòu)時(shí)針對其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行一系列的測試，分為以下幾個(gè)步驟：（1）將研發(fā)的新型車型進(jìn)行拆解，明確其中存在的結(jié)構(gòu)缺陷或是設(shè)計(jì)問題;（2）將現(xiàn)存問題劃分為不同種類，重點(diǎn)解決對汽車生產(chǎn)過程有不利影響的部分。通過以上兩個(gè)環(huán)節(jié)，汽車車身研發(fā)與制造過程的綜合質(zhì)量與水平得到了有效保障，車身的防水性、防銹性與抗腐蝕性等都能夠得到提升，對車輛防腐工藝的提升來說是有利的基礎(chǔ)條件。隨著汽車研發(fā)與制造行業(yè)的發(fā)展，業(yè)內(nèi)的競爭愈發(fā)激烈，汽車公司逐漸意識(shí)到車身防腐工藝與車輛價(jià)值之間的重要聯(lián)系，對于同步工程的重視成都不斷提升，在未來汽車行業(yè)的發(fā)展過程中，同步工程依然會(huì)是車身設(shè)計(jì)中的核心部分[2]。

3.1 整體布置和外形設(shè)計(jì)

為確保轎車的抗腐蝕性，在進(jìn)行轎車整體布置時(shí)也應(yīng)予以一定的抗腐蝕處理，目前常見的處理方式是減少封閉區(qū)域的設(shè)施，盡可能地創(chuàng)造開放空間，保證車輛內(nèi)部通風(fēng)、散熱等需求能及時(shí)得到滿足，避免由于腐蝕介質(zhì)堆積而造成腐蝕現(xiàn)象。

3.2 涂裝工藝泄液孔的設(shè)計(jì)

泄液孔是車身涂裝工藝中的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，而這一部分對于車身防腐性能的提升來說也有著一定的積極意義。通常來說，在車身涂裝前處理電泳工藝中，車身將有15道工序在槽液中進(jìn)行，對此，必須避免加工過程中不同工序間殘液滲漏的問題，否則將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的污染與腐蝕問題。常見的問題如下：

1）槽液間的污染破壞了原有槽液的功能，直接影響到其中車身加工的質(zhì)量;

2）滲漏的槽液填充至車身內(nèi)腔部分，難以進(jìn)行后續(xù)的內(nèi)腔防腐處理;

3）大量槽液堆積產(chǎn)生兜槽液現(xiàn)象，處理難度較高，提升了車輛的加工成本;

4）內(nèi)腔由于受到槽液的影響，不能夠形成完整的電場效應(yīng)，電泳過程出現(xiàn)缺陷，由此導(dǎo)致內(nèi)腔的泳透力達(dá)不到防腐設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

因此，車輛內(nèi)部安置泄液孔是很有必要的，但不可忽視的是，泄液孔的安置也需要注意以下幾個(gè)細(xì)節(jié)：

1）地板總成中的泄液孔必須分散安置于前、中、后三個(gè)環(huán)節(jié)中，且泄液孔應(yīng)當(dāng)控制在直徑30mm左右，確保其能夠發(fā)揮出自身功能;

2）門檻梁、車架縱梁A.B.C立柱及各封閉梁等部分的泄液孔應(yīng)與地板區(qū)分開來，適當(dāng)縮小泄液孔的直徑，15～25mm最佳;

3）車門與車蓋的內(nèi)板也應(yīng)安置若干個(gè)6mm泄液孔。

泄液孔的安置原則并非一成不變的，應(yīng)當(dāng)依照相關(guān)汽車的使用需求與制造方案等實(shí)時(shí)調(diào)整，從而確保汽車車身制造加工的實(shí)際質(zhì)量。

4 涂裝前處理電泳涂裝工藝

根據(jù)目前汽車研發(fā)與制造行業(yè)的實(shí)際狀況來看，在車身涂裝工藝中，陰極電泳底漆是最具防腐性能的車身涂裝，因此，如何將該涂裝正確應(yīng)用于車身的前處理與涂裝環(huán)節(jié)中成為汽車公司需要解決的問題。

4.1 金屬銹蝕機(jī)理

原金屬發(fā)生氧化反應(yīng)并以金屬氧化物的形式附著于表面，隨后對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕，通常來說，汽車車身的金屬腐蝕現(xiàn)象即是這個(gè)原理。

而電化學(xué)腐蝕則是由于車身中復(fù)雜的金屬種類而產(chǎn)生了電位差，由此導(dǎo)致部分金屬失去了自身原本的正電荷離子并產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。

事實(shí)上，轎車作為日常使用的交通工具，其所面臨的使用環(huán)境也是復(fù)雜多樣的，而極端情況下轎車也不可避免地會(huì)受到影響，以下幾種情況為例：

1）濕氣的影響：在濕氣過重的情況下，車身中的泥沙、污垢等受到濕氣的影響難以脫落，逐漸堆積，最終與水分反應(yīng)，不利于腐蝕現(xiàn)象的緩解;

2）濕度的影響：倘若汽車位于濕度相對較高的地區(qū)，車身中的腐蝕現(xiàn)象將會(huì)加速，對車身造成更為嚴(yán)重的影響;

3）溫度的影響：高溫環(huán)境下的空氣循環(huán)將會(huì)變慢，車身結(jié)構(gòu)中空氣流通不好的區(qū)域?qū)?huì)受到腐蝕的進(jìn)一步損害。

對于這些問題，涂裝前處理電泳涂裝工藝予以了科學(xué)有效的解決方案。具體來說則是通過電泳涂裝在汽車的車身表面中構(gòu)建“保護(hù)層”，以磷化膜和底漆來降低車身表面與外部接觸的接觸頻率，從金屬腐蝕的機(jī)理上解決腐蝕問題。

4.2 前處理工藝

為確保汽車車身的實(shí)際質(zhì)量能達(dá)到防腐的標(biāo)準(zhǔn)需求，汽車企業(yè)通常會(huì)在涂裝前處理中采用脫脂處理的方式來提升車身表面的防腐效果。

在車身前處理工藝中，磷化處理也是一種常見的防腐措施。磷化處理的原理是通過磷酸的離解反映在車身金屬表面上構(gòu)建磷化膜，從而提升車身表面結(jié)構(gòu)的附著力并提升抗腐蝕的能力。

4.3 電泳工藝

20世紀(jì)60年代，一些汽車公司開始使用電泳涂漆法來優(yōu)化汽車車身的涂漆工藝，而這種技術(shù)也憑借自身的優(yōu)勢特征迅速在業(yè)內(nèi)推廣并普及。不僅如此，該工藝也在應(yīng)用過程中不斷完善，20世紀(jì)70年代，陰極電泳在汽車涂漆中的應(yīng)用逐漸普及，其在技術(shù)層面上的優(yōu)勢遠(yuǎn)超陽極電泳，發(fā)展至今已然成為汽車行業(yè)中不可替代的涂漆工藝。

陰極電泳涂裝所用的涂料多為水溶性涂料，在涂漆過程中主要負(fù)責(zé)車身鋼板外的表面和車底部分。通過對車身進(jìn)行電解沉積處理，進(jìn)而完成電泳涂漆的過程，具體流程如下：（1）將車身浸入電解槽內(nèi)（重點(diǎn)把控電解槽內(nèi)槽液固體分含量、MEQ與PH值等參數(shù)）;（2）使用超濾設(shè)備預(yù)制UF溶液，隨后使用UF溶液沖洗車身，尤其是夾縫、封閉梁等區(qū)域;（3）使用去離子水清洗車身，去除車身上的雜物;（4）以175～185℃的溫度對車身進(jìn)行烘干處理，固化點(diǎn)焊密封膠，進(jìn)一步強(qiáng)化車身的質(zhì)量。

5 涂裝工藝設(shè)備

在汽車車身的涂裝過程中，涂裝設(shè)備的質(zhì)量在很大程度上影響著車身的涂裝質(zhì)量與水平，同時(shí)也是車身防腐性能的重要影響因素。依照目前汽車研發(fā)與制造行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r來看，大多汽車公司采用電泳輸送前處理電泳設(shè)備，以德國DURR公司設(shè)計(jì)的RODIP-3輸送機(jī)系統(tǒng)，EISENMANN公司設(shè)計(jì)的Vario-Shuttle多功能穿梭式輸送機(jī)系統(tǒng)等先進(jìn)涂裝工藝設(shè)備已然具備了較高的專業(yè)程度，是未來涂裝工藝發(fā)展過程中的核心設(shè)備支撐之一。

5.1 輸送機(jī)運(yùn)行方式

以RODIP-3輸送機(jī)系統(tǒng)和Vario-Shuttle多功能穿梭式輸送機(jī)系統(tǒng)為例，這類先進(jìn)的電泳輸送設(shè)備在運(yùn)行方式方面整體相似，皆使用槽內(nèi)反轉(zhuǎn)、擺動(dòng)的形式進(jìn)行涂裝。此類涂裝設(shè)備的工藝技術(shù)整體較為成熟，在進(jìn)行汽車涂裝時(shí)有以下優(yōu)勢特征：

1）與傳統(tǒng)的涂裝設(shè)備相比，該類設(shè)備從技術(shù)層面解決了原有的氣泡問題。在傳統(tǒng)涂裝設(shè)備的運(yùn)行方式中，車身以傾斜45°的方式進(jìn)入電解槽內(nèi)，此時(shí)車身部分中存在的氣泡并不能得到處理，阻礙了電泳膜的涂裝，由此削減了車身的防腐性能。而RoDip-3技術(shù)則是通過360°反轉(zhuǎn)車身的方式全方面消除車身中的氣泡，為后續(xù)電泳膜的安置提供了基礎(chǔ)保障。

2）該類設(shè)備采用翻轉(zhuǎn)車身的方式出入電解槽，大幅度縮減了槽液的流動(dòng)周期，降低了電泳漆與超濾液槽之間的接觸時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到控制超濾液槽中固體分含量的效果，最終在深度清洗車身的同時(shí)美化車輛外觀，提升汽車車身的綜合效果。

3）與普通涂裝設(shè)備相比，RoDip-3系統(tǒng)的外表面膜厚波動(dòng)嚴(yán)格控制在1.5um以下，而非常規(guī)的4um，更薄的電泳漆薄膜厚度所帶來的提升時(shí)泳透率的增加，是提升車身防腐性能的有效途徑。

5.2 前處理電泳相關(guān)工藝設(shè)備

除去主要的前處理電泳工藝設(shè)備，電泳工藝的附屬設(shè)備也會(huì)影響到車身的防腐效果。以前處理除鐵屑系統(tǒng)、除油系統(tǒng)、磷化除渣系統(tǒng)以及RO系統(tǒng)等設(shè)備為首的配套工藝設(shè)備一方面能夠協(xié)助核心工藝設(shè)備運(yùn)行，清除電解槽液中的雜質(zhì)，另一方面則是提升車身脫磷、磷化過程的實(shí)際效果，避免由于質(zhì)量問題而影響到電泳涂裝的綜合性能，尤其是車身的防腐能力。

6 汽車制造中車身防腐

6.1 電泳液防腐

根據(jù)目前汽車研發(fā)與制造行業(yè)對于車身防腐的發(fā)展?fàn)顩r來看，電泳液防腐仍是汽車涂裝過程中提升防腐性能的首要途徑。在過去的涂裝應(yīng)用過程中，大多汽車公司采用陽電脈來進(jìn)行汽車電泳液的涂裝，但隨著陰極電泳的出現(xiàn)，陽電泳的缺陷愈發(fā)突出，逐漸被陰電泳所替代。陰電泳防腐的運(yùn)行原理是使用陽離子作為涂抹離子，攜帶正電，而工件則作為陰極與涂抹離子配合運(yùn)行，最終由涂抹離子沉積構(gòu)成電泳膜，也就是陰電泳。在電泳液防腐的實(shí)際落實(shí)過程中，操作人員會(huì)將車身直接浸入電泳槽中，采用浸涂的方式進(jìn)行防腐涂裝。電泳池中通常采用直流電場的方式引導(dǎo)電泳樹脂向車身移動(dòng)，進(jìn)而構(gòu)成相對均勻的保護(hù)膜。需要注意的是，由于車身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，即使使用浸涂的方式也不能夠?qū)崿F(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的全方面覆蓋，此時(shí)應(yīng)安置一定的電泳液孔幫助電泳血液流動(dòng)，進(jìn)而覆蓋到更多的結(jié)構(gòu)區(qū)域。

6.2 防護(hù)蠟防腐

隨著汽車工藝的提升，車身防腐的方式也逐漸走向多元化，防護(hù)蠟防腐也逐漸成為主要的防腐方式之一。在防腐蠟的使用過程中，操作人員大多使用噴臘或是注蠟的方式來對車身結(jié)構(gòu)構(gòu)件和表面、內(nèi)腔等部分進(jìn)行處理，與電泳漆相互配合，主要負(fù)責(zé)電泳涂裝中無法覆蓋的區(qū)域。常用的加溫注蠟和灌蠟工藝如下：

加溫注蠟工藝：前處理→注蠟→烘干→曬干→去除余蠟→堵孔→總裝。在此過程中，操作人員應(yīng)當(dāng)精確把控各個(gè)環(huán)節(jié)中的溫度，將蠟液加熱溫度控制在50℃上下，噴嘴的溫度為30℃左右，烘干溫度則為60攝氏度。需要注意的是，部分注蠟工藝在室溫環(huán)境下進(jìn)行，此時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整工藝流程，以“自干”替代原有的“烘干”與“曬干”。

內(nèi)腔灌蠟工藝：前處理→車門噴蠟→車體加溫→灌蠟→瀝蠟→冷卻→去除余蠟→堵孔→總裝。該工藝在我國的車輛使用中針對性較強(qiáng)，僅供轎車使用。

7 汽車車身修復(fù)中防腐

7.1 噴涂防腐劑防腐

隨著人們生活水平的提升與交通網(wǎng)絡(luò)的完善，車輛的使用愈發(fā)頻繁，而道路的交通狀況也變得更加復(fù)雜，由此導(dǎo)致交通事故的發(fā)生頻率也有所提升，此時(shí)，汽車修復(fù)的重要性愈發(fā)凸顯，而在汽車修復(fù)的環(huán)節(jié)中，車輛防腐也是必不可少的環(huán)節(jié)。通常來說，車輛修復(fù)時(shí)會(huì)采用介子機(jī)、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)、打磨機(jī)等操作設(shè)備，而這些設(shè)備將直接破壞車輛原有的防腐涂層，讓車身部分區(qū)域喪失防腐功能，被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加，為日后的形成安全形成了安全隱患。對此，在進(jìn)行汽車修復(fù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)使用防腐劑等工具來修復(fù)防腐涂層，讓車身具備更完善防腐功能。需要注意的是，防腐劑噴涂完成后不可忽視密封膜、裝飾板、密封條等配件的安裝，恢復(fù)車輛原有的狀態(tài)。

7.2 噴涂防腐底漆

在汽車車身發(fā)生損壞時(shí)，內(nèi)表面的防腐涂層也會(huì)發(fā)生一定的損傷，對內(nèi)腔的使用安全來說是極為不利的，對此，也應(yīng)當(dāng)使用防腐底漆對內(nèi)表面進(jìn)行噴涂，修復(fù)被破壞的外表面。與外表面不同的是，內(nèi)表面的噴涂更為復(fù)雜、繁瑣，往往需要借助不同的工具或是器械來協(xié)助噴涂，由此才能達(dá)到全面噴涂的效果。

8 汽車車身修復(fù)后防腐

通常來說，汽車修復(fù)工作中的涂裝工作可分為三個(gè)階段：底漆、中漆、面漆，具體流程如下：前處理→磷化→清洗干燥→底漆→干燥→膩?zhàn)哟止巍佔(zhàn)蛹?xì)刮→中涂→修整一面漆→分色。其中，底漆的意義在于提供最基礎(chǔ)的涂漆功能，為中期和面漆提供便利，而中期則主要是協(xié)助底漆與面漆進(jìn)行結(jié)合，面漆則更多是為了完善涂漆的外觀，避免由于后期涂裝而破壞車輛的整體外觀[3]。

9 結(jié)束語

綜上所示，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，人們對于交通運(yùn)輸?shù)男枨蟾鼮閲?yán)苛，而汽車涂裝中防腐工藝的使用也變得更為重要，其在現(xiàn)代汽車的加工制造環(huán)節(jié)中起到了至關(guān)重要的作用，一方面強(qiáng)化了汽車車身的防腐性能，降低了腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)與危害，延長了汽車的使用壽命，另一方面則是通過涂裝對外觀的修飾改善汽車車身的外觀，更具美觀性，是提升汽車綜合質(zhì)量的有效途徑。但幾年來，科技的進(jìn)步和工藝的提升也進(jìn)一步加劇了業(yè)內(nèi)的競爭，這汽車車身涂裝工藝在防腐工藝應(yīng)用方面帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，如何在保障原有防腐性能的同時(shí)降低能耗、順應(yīng)環(huán)保等問題不斷涌現(xiàn)，對此，汽車公司不能夠放松警惕，必須不斷提升啟程防腐工藝的技術(shù)與水平，共同助力汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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