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鍍鋅鋼板耐蝕特性

鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低，鐵基上的鍍鋅層在一般的腐蝕介質(zhì)中為陽極鍍層，該鍍層可以有效減緩鋼基板遭受腐蝕的程度，其在耐腐性能方面較冷軋板有著明顯優(yōu)勢。平整致密的鍍鋅層可以通過鋅的耐蝕性能進(jìn)行腐蝕保護(hù)，切口、鍍層局部破損區(qū)域可以通過犧牲陽極（鋅層）保護(hù)，降低腐蝕速率。此外，鋅鍍層的無毒、廉價且防護(hù)性能優(yōu)良，令鍍鋅工藝在防腐技術(shù)中占有重要的地位。

1. 鍍鋅板的腐蝕過程

一般將鍍鋅鋼板的腐蝕過程分為4個階段，即：鍍層腐蝕階段；鍍層局部消失后對基材的犧牲防蝕階段；鍍鋅腐蝕生成物壓制了基材腐蝕的階段；基材以無鍍層時的腐蝕階段。

2. 鍍鋅層耐蝕性因素

鍍鋅層的厚度是決定鋼基板耐腐蝕性的很重要因素之一，根據(jù)瑞典防腐研究表明，鍍鋅層在7～10mm厚時防腐蝕性能最為合理，也有國內(nèi)進(jìn)行的相關(guān)研究認(rèn)為，鍍層厚度大于60g/m2時具有較好的耐膜下腐蝕性能。同時，鍍鋅鋼板在實(shí)際使用中的耐蝕性，不但取決于鍍鋅鋼板本身，還決定于鍍鋅鋼板的加工工藝狀態(tài)和使用環(huán)境，這三個因素也可成為鍍鋅鋼板腐蝕三角形。

3. 幾種常見的鍍鋅方式

采用金屬鋅鍍層防腐方法主要有熱鍍法、電鍍法、滲鍍法和熱噴涂法等，以及近年發(fā)展起來的機(jī)械鍍等。

（1）電鍍鋅（EG） 電鍍鋅的基本工藝流程如下：預(yù)鍍件→除油→侵蝕→拋光→鍍鋅→除氫→鈍化／染色。電鍍鋅可以形成均勻、致密的鍍鋅層，鍍層表面純潔，氧化膜較薄，表面活性高于磷化，同時具有柔韌性好、耐蝕性高等特點(diǎn)。鍍層的質(zhì)量均勻性比熱鍍鋅好，但鍍層沒有熱鍍鋅鍍層厚。因其具有表面質(zhì)量高的特點(diǎn)，最適合用于乘用車車身外板。

（2）熱鍍鋅（GI/GA） 熱鍍鋅生產(chǎn)工藝流程如下：預(yù)鍍件→脫脂→水洗→酸洗→水洗→擠干→涂水溶劑→烘干→鍍鋅→冷卻→矯直→涂油→打包。

熱鍍純鋅（GI）：AlxOy富集，ZnO膜較厚且厚度變化范圍大，表面化學(xué)活性低于電鍍鋅；耐蝕性較好，其表面質(zhì)量已可以與電鍍鋅媲美。

熱鍍鋅鐵合金（GA）：通過熱處理工藝使GI產(chǎn)品中冷軋基板的Fe向鋅層中擴(kuò)散，形成含鐵10%左右的鋅鐵合金，耐蝕性相對更好；合金化處理使鍍層形成多層相結(jié)構(gòu)，提高了鍍層結(jié)合力，同時也使得鍍層的焊接性能得到改善；鍍層表面做磷化處理后，具有較好的耐膜下擴(kuò)蝕性能，但是存在較為普遍的針孔缺陷。

（3）機(jī)械鍍鋅 機(jī)械鍍鋅工藝的流程如圖1所示，不同的工藝主要區(qū)別在建立基層和鍍層增厚的方法上，大致可分為兩種。

除動力電源外，機(jī)械鍍不需要調(diào)控電源，也不需要加熱裝置，其操作方便，設(shè)備簡單，能耗低，見效快。與電鍍相比，當(dāng)鍍層厚度小于12.5mm時，電鍍比機(jī)械鍍稍占優(yōu)勢，但差異不大；隨著鍍層厚度的增加，機(jī)械鍍的優(yōu)勢逐漸顯露；當(dāng)鍍層厚度達(dá)到30mm時，電鍍與機(jī)械鍍的成本比約為1.8∶1。

針對鍍層硬度和摩擦系數(shù)，將電鍍鋅、熱鍍鋅、熱鍍鋅鐵合金和冷軋板進(jìn)行對比，檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

車身腐蝕環(huán)境

乘用車整車腐蝕一般按照三類進(jìn)行分析：一是外觀腐蝕，主要是外觀面表面發(fā)生銹蝕，對外觀件定義一般是3年無銹蝕；二是內(nèi)側(cè)腐蝕，產(chǎn)品件孔隙或腔體表面發(fā)生腐蝕，嚴(yán)重時銹穿孔，一般定義為10年無穿孔；三是結(jié)構(gòu)腐蝕，重要功能件結(jié)構(gòu)腐蝕會導(dǎo)致功能失效，從而出現(xiàn)安全性問題。上述三類腐蝕根據(jù)嚴(yán)重程度需要采用鍍鋅板。

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車企業(yè)間競爭的激烈化，人們對汽車抵御外界環(huán)境（見圖2）破壞能力和汽車長期運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及汽車的整體外觀性提出了更為苛刻的要求。從一些汽車企業(yè)售后反饋的信息看，汽車所受外界環(huán)境的三種損壞（事故損壞、磨損損壞和腐蝕損壞），其中以腐蝕損壞最為普及和嚴(yán)重。

影響整車腐蝕的因素有鹽水、雨水（含酸雨）、濕氣、化學(xué)品、陽光和石擊等，同時汽車在不同地區(qū)、不同季節(jié)所處的環(huán)境也不相同。近年，國內(nèi)自主品牌汽車制定了相應(yīng)的車身防腐技術(shù)要求或者標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)乘用車車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及參考國外防腐要求，并結(jié)合整車海南強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)情況，對車身工作環(huán)境做出劃分。典型的劃分方式是按照腐蝕環(huán)境的嚴(yán)重程度進(jìn)行階梯式劃分，如表2和圖3所示。

車身常見腐蝕情況分析

隨著電泳涂裝的發(fā)展，車身防腐性能上了一個新的臺階。然而，由于車身的結(jié)構(gòu)特性，會存在一些無電泳或電泳不良的區(qū)域，這些區(qū)域往往在車身區(qū)域中又處于腐蝕嚴(yán)重或較嚴(yán)重的工作環(huán)境。通常，針對車身無電泳或電泳不良區(qū)域，主要是以涂膠密封、噴蠟和采用鍍鋅板應(yīng)對。

1. 鈑金貼合無電泳涂層區(qū)域

鈑金貼合主要分為三種情況：一是焊接邊貼合，在白車身中最為普遍；二是安裝件之間的貼合，如翼子板與支架的貼合、門鉸鏈與A/B柱的貼合；三是鈑金件貼合或者間隙很?。ㄩg隙小而產(chǎn)生電磁屏蔽，無電泳），如加強(qiáng)板上貼合一個或幾個加強(qiáng)件、縱橫梁加強(qiáng)板與外板的貼合等。

（1）焊接邊貼合銹蝕 一般也稱為縫隙銹蝕。地板下側(cè)焊接邊縫隙，一些車由于未進(jìn)行密封刷膠或噴底涂而未刷涂，整車強(qiáng)化腐蝕60循環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕，側(cè)裙邊縫隙腐蝕也較為嚴(yán)重。

（2）安裝件之間的貼合 白車身安裝件之間的貼合區(qū)域。在無電泳層的情況下，一些車型并未做密封處理或者密封不嚴(yán)，而出現(xiàn)銹蝕。如開閉件外板折邊膠密封不好，引起折邊銹蝕嚴(yán)重。

（3）鈑金件貼合 其主要表現(xiàn)在下車體的縱橫梁腔體表面的銹蝕。

根據(jù)整車海南強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)上述三種銹蝕區(qū)域采用鍍鋅鋼板腐蝕程度相比于冷軋板較輕。

2. 石擊或外力破損區(qū)域

石擊區(qū)域主要有：下車體地板、側(cè)裙邊、發(fā)蓋外板前端、翼子板和側(cè)門部分區(qū)域等。此外，如開閉件外板、頂蓋外板和側(cè)圍外板還易受到樹枝或人為等劃傷而發(fā)生銹蝕。圖5所示為外覆蓋件采用冷軋和鍍鋅鋼板的整車海南強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)情況。

對分別采用冷軋和鍍鋅板的車身外覆蓋件，根據(jù)海南強(qiáng)化試驗(yàn)抗劃痕腐蝕性能的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)外覆蓋件采用鍍鋅板的劃痕腐蝕擴(kuò)散速度遠(yuǎn)低于冷軋板。

防腐應(yīng)對措施

研究報告指出：使用預(yù)涂鋅層及電泳，對提高底圍縫隙腐蝕等級十分重要。在對乘用車的考察中，既沒有預(yù)涂材料也沒使用蠟和PVC的車輛，使用7年后底圍縫隙表面的70％發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，使用厚鍍鋅層板同時部分或完全用PVC涂覆的車型縫隙表面沒有嚴(yán)重腐蝕。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，只靠電泳本身不能充分地防止一些能滲入水分和道路泥土的縫隙長達(dá)7年不發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。為獲得較好的防腐效果，要求采用電泳層及7～10mm的厚鍍鋅層 。