汽车防锈技术材料

汽车防锈技术一汽技术中心胡林林第一章汽车防锈技术概论1.1金属腐蚀基础1.2大气腐蚀及其控制1.3汽车腐蚀与防护1.1金属腐蚀基础(1)化学腐蚀(2)电化学腐蚀(3)金属腐蚀类型及预防措施1.2大气腐蚀及其控制•大气腐蚀特征•工业大气对金属的腐蚀•海洋大气对金属的腐蚀•防止大气腐蚀方法相对湿度对钢腐蚀的影响(1)不同相对湿度与金属表面结露水量的关系•临界相对湿度0.01克/平方米•100%相对湿度1.00克/平方米•表面被露水覆盖10.00克/平方米•表面被雨水覆盖100.00克/平方米(2)钢铁达到临界相对湿度60-70%时，钢腐蚀急剧增加（P14-图1-5）离海岸线距离与氯离子和钠离子含量钢腐蚀量的关系•离海岸线越近，空气中的氯离子、钠离子越多，钢的腐蚀深度越深。（P17-图1-14）防止大气腐蚀的方法•改进结构的防腐蚀设计•提高金属的抗蚀能力•在金属表面形成转化层或加一层永久性的保护层•电化学防蚀•控制环境条件•临时性防锈保护汽车的腐蚀与防护•防锈技术对汽车的影响(现状与发展趋势)•行驶中汽车腐蚀原因•汽车制造中产生锈蚀的原因•汽车的腐蚀•汽车的合理选材•汽车防腐蚀结构设计•汽车制造和使用中的防锈保护行驶中汽车腐蚀原因•缝隙腐蚀和焊接腐蚀：板金件点焊接部位、卷边部位、铆接处；车身内外板、地板、门、各种罩盖及车身外部安装的各部件接触处•空腔结构腐蚀：车门内外板夹层间、翼子板内外夹层间、发动机箱和盖、行李仓盖夹层间、门柱空心结构中•板端面部位腐蚀：板金件端面处、各种工艺孔、安装螺钉孔、排水孔等•石击腐蚀：车身下部底部、挡泥板、翼子板、保险杠、行李箱外部•疤状腐蚀：汽车外部漆面上•丝状腐蚀：汽车外表面漆面上•外部安装零件处腐蚀：拉手、门锁、铰链装饰件、雨刮器等汽车制造中的腐蚀原因每一道工序都有产生锈蚀的可能性•叠片腐蚀：薄板钢材、车身冲压板、机加小零件等•蜂窝状腐蚀：热轧钢板、型钢、热处理件•手指印腐蚀：加工件、装配件、包装的零部件•凝露造成的锈蚀：潮湿的天气、寒冷天气中加工件；包装件•防锈材料变质造成锈蚀：长期封存的零部件•切削液、清洗剂等变霉分解造成的锈蚀：加工过程的零件•酸性物质造成腐蚀：酸洗后的带氧化皮和锈蚀件•尘埃和杂质、不同金属接触造成腐蚀：库存件•防锈管理不善造成腐蚀汽车的合理选材•耐腐蚀金属材料的选用•涂层钢板•其他材料：发动机进回气管(工程塑料)、轿车的排气消声系统(不锈钢、镍合金、陶瓷）、加油盖、后视镜架（非金属、铝合金、复合材料）•铸铁：一般来说，铸铁的耐蚀性能要比钢好。美国材料试验学会报道，可锻铸铁和球墨铸铁的腐蚀率在城市约为低碳钢的60%；在工业区为77%；在沿海地区则为低碳钢的29%，一般铸铁件笨重粗大，有足够的腐蚀余量。防腐蚀结构设计设计原则：（1）保证涂装工艺的顺利（2）减少或消除防护涂料的损坏（3）结构外形、连结方式尽可能减少或消除腐蚀介质渗入和滞留（4）保证避免电化学腐蚀发生。•汽车车身的防腐蚀设计•车门部位•发动机罩•翼子板•后部侧护板•焊缝和接缝•空腔结构板端面部位和筋板•车身上各部件的紧固系统•异种金属接触（P24）•电器件设计汽车制造中的防锈保护发动机、变速箱底盘总成件工序未加工件防锈清洗、防锈机械加工装配出厂防锈包装送备件防锈包装国内外CKD和SKD汽车件防锈包装及储运出厂零部件工序钢板清洗、防锈冲压清洗、防锈焊接工序间防锈车体工序热轧钢板除锈、清洗、防锈剪切冲压清洗防锈焊接装配涂装内腔防锈送备件防锈总装整车防锈保护出厂锻造锻造工序钢坯锻造清理防锈除锈机械加工清洗防锈工序间防锈送CKD防锈表面处理工序间防锈装配送CKD防锈备件防锈及储运出厂铸造锻造工序铸造毛坯机械设备及工具的防锈设备及工序防锈使用中防锈暂停使用中库存防锈检修防锈本章重点•汽车防锈技术的重要性•金属腐蚀及预防措施•大气腐蚀及防止腐蚀的方法•汽车防锈技术的内容第二章清洗、防锈包装材料2.1缓蚀剂2.2清洗材料2.3防锈水2.4防锈油脂2.5防锈保护蜡、涂料、保护膜2.6防锈切削液2.7气相防锈材料2.8其他材料第三章金属表面除锈处理•常见金属材料腐蚀特征•去除氧化皮和锈蚀的作用•除锈标准•除锈方法：机械法、化学法•钢板表面处理的比较•典型的除锈工艺常见的金属腐蚀特征•（1）钢材和铸铁的腐蚀特征是，热轧板的氧化皮通常呈灰黑色。冷轧板和铸铁件开始发生锈蚀时表面发暗,轻锈呈暗灰色；锈蚀进一步发展会变为浅褐色或棕黄色，严重的呈棕色或褐色斑痕或锈坑，形成一层疏松的易于剥离的锈蚀产物，除去锈蚀产物后，底部呈暗灰色，边缘不规则。Fe（OH）3为黄色；Fe3O4为黑色；FeO（OH）为棕色；Fe2O3为红色；FeCl3为暗褐色；FeCl2为暗绿色。•（2）氧化（发蓝）和磷化的钢件腐蚀特征，通常表面的腐蚀呈棕黄色或斑块点状，严重的与钢铁腐蚀的特征一样。由于氧化（发蓝）和磷化后的钢件，表面呈黑色或灰色，所以锈蚀产物的颜色多比较深。•（3）铜和铜合金的锈蚀多呈绿色或暗斑，也有呈红棕色或黑色。严重在表面积成斑点或层状深绿色突起的锈蚀产物，除去后底部有麻坑。CuO铜为黑色；Cu2O为红棕色；CuS为黑色；CuCl2和Cu（OH）2、CuCO3为绿色。•铝合金、镁合金、镀镍件、镀锌件、镀铅件、涂漆件钢铁材料除锈标准•瑞典SIS055900标准•（P76）•GB8923-88标准•（P77）机械法除锈方法•手工除锈（P79）•机械打磨除锈（P81）•滚光除锈（P83）•喷砂和喷丸除锈（P83）•火焰清除旧漆膜（P87）硫酸和盐酸酸洗工艺的特点1、除锈能力：硫酸的机械剥落能力强，有78%的氧化皮是靠机械剥落去除的。盐酸的化学溶解速率比硫酸高，但机械剥落能力只有氧化皮的33%2、提高浓度对除锈速度的影响：|硫酸除锈速度快，但浓度超过25%时，除锈速度反而减缓，故酸洗浓度为5%～25%。盐酸除锈速度快，但浓度过高时，易发生过腐蚀现象，酸雾大，故酸洗浓度为6%～20%3、提高温度对除锈速度的影响：硫酸除锈能力提高，酸洗温度为50℃～70℃。盐酸低温除锈速度大于硫酸溶液；提高温度，除锈能力提高，但不如硫酸显著，温度越高，酸雾越大；酸洗温度为20℃～40℃，最高不超过50℃。4、除锈槽中亚铁离子的影响：硫酸时，钢材的铁损失为0.6～0.7%；酸洗液中亚铁含量超过200～300mg/L时，溶解能力下级，应更换酸洗溶液。盐酸时，钢材的铁损失为0.4～0.5%；酸洗液中亚铁含量达16%时，除锈能力最强，亚铁含量再增加，仅需补充新酸即可保持除锈速度；亚铁含量超过100～250gm/L时，会结晶析出附着在钢材表面上。5、过腐蚀和氢脆：在硫酸酸洗过程中，添加缓蚀剂减少氢脆。除锈后，采用热水洗或高温（200℃左右）去除吸附在表面的氢。盐酸比硫酸更易发生过腐蚀。6、酸洗后的表面质量：硫酸表面有附着黑灰。盐酸表面质量好。7、对设备的要求：硫酸要求设备有耐腐蚀性能。盐酸对设备的耐腐蚀性有特殊酸洗缺陷及解决措施（1）•酸洗后钢铁工件出现缺陷，有些是酸洗操作中产生的，也有些是在轧制、热处理、锻造等工序中钢材氧化皮下的夹杂物造成的。酸洗中产生的主要缺陷为欠酸洗、过酸洗等。•a.欠酸洗主要指钢板酸洗之后，表面残留局部未洗掉的氧化皮时称为欠酸洗。造成欠酸洗的原因：未酸洗的钢板表面呈暗色或花脸状，严重的部分氧化皮被轧制到钢材的基体内，表面的氧化皮不匀，较厚的氧化皮没有被酸洗去除。解决的方法是先局部去除氧化皮或采用冷热温差、机械喷丸破氧化皮后，再进行酸洗除锈；另外，应改进轧制钢板的表面质量。机械喷丸破氧化皮，是将喷丸用高压空气送入高速旋转的叶片上，获得加速度之后，均匀地喷打在钢材的表面上，起到破碎和清除部分氧化皮的作用。有利于酸溶液迅速到达氧化皮底层，加速酸洗速度和提高酸洗钢材的表面质量。•b.过酸洗金属在酸洗液中停留时间过长，或酸洗温度过高，使其在酸溶液的作用下，表面逐渐变成粗糙，并伴有颜色变暗、失重。解决的措施是，酸洗液中加入一定量的缓蚀剂，严格控制酸洗的温度，当钢材表面的氧化皮和锈层除去后，马上将其从酸槽中取出来。酸洗缺陷及解决措施（2）•c.酸洗麻点化学腐蚀麻点是最普遍存在的一种酸洗缺陷，其原因是多方面的。酸洗液中没有加到定量的缓蚀剂，钢材在酸液中浸洗超过了工艺要求的时间，都会产生麻点；热轧时氧化皮或耐火材料被轧入钢表面中，产生的夹杂物，酸洗后使其麻坑更加严重。酸洗液中加入一定量的缓蚀剂。严格控制热轧钢材的表面质量。•d.酸洗气泡金属与酸产生化学反应，生成了部分氢原子，它渗透到金属的结晶格子中，使其变形，变形后使氢更向金属内扩散，其中一部分氢原子穿过金属并分子化，从酸液中溢出，部分氢原子的分子化在晶格变形产生“显微空孔”边界上、或金属夹杂物中进行，氢在空孔中的压力可达到很大值，是金属中产生了引起氢脆的内应力。产生氢脆是指在酸洗除锈过程中，在工件表面还原的氢原子向工件基体扩散。在内部形成分子氢和氢化物，“显微空孔”使晶核畸变，导致金属工件变脆。防止产生酸洗气泡的措施是：酸洗液中加入合适的缓蚀剂，调整酸洗液的浓度；控制酸洗液的温度。氢脆不是永久性的，酸洗后，在室内存放较长时间，氢脆可以消除，或加热可加速消除氢脆。选择合适的缓蚀剂，可以减少氢脆，但有的缓蚀剂没有阻止氢原子向金属基体扩散的能力。•e.锈蚀酸洗后的金属重新出现锈层的现象称为二次锈蚀。锈蚀形成的原因是：酸洗后的表面残留了少量的酸溶液或酸洗后没有快速进行清洗，清洗后没有及时进行中和而使表面二次生锈。此外，酸洗后在高温的清洗槽中停留时间过长，也会产生锈蚀现象。防止二次生锈的措施是严格执行工艺操作规程，酸洗后的金属应放置在干燥、无酸雾的环境中。酸洗间特征及设备•a.建筑结构(P94)•b.设备•c.加热装置•d.通风装置•e.干燥设备•f.废气、废水处理其他除锈•磷酸除锈•电化学除锈•碱性除锈•有色金属酸洗钢板除锈方法比较（1）•对于钢板表面采用不同除锈处理方法，英国的腐蚀专家对除锈处理后的钢板，进行涂漆。在相同自然环境的条件下，试验漆膜的平均寿命是不同的，见（P99）表3-21。•表面处理方法漆膜平均寿命：喷砂法：2道漆6年4个月；4道漆4年7个月。酸洗法：2道漆4年7个月；4道漆9年7个月。钢丝刷除锈法：2道漆1年3个月；4道漆2年3个月。钢板除锈方法比较（2）•国内的腐蚀专家在钢板表面采用不同的清理方法去除氧化皮和锈蚀，选择涂层为环氧铁红底漆两遍，醇酸面漆两遍，干燥后作为样板，在同一工业大气环境腐蚀条件下试验，二年后的腐蚀程度不同。见表3-22。（P99）不同表面清理后相同涂层的腐蚀情况•未经清理：80%锈蚀；手工工具：55%锈蚀；动力工具：22%锈蚀；酸洗：15%锈蚀喷丸：个别锈点；喷丸后磷化：点个别锈点，少于喷丸法。由上数据可以看出，金属表面的处理方法对漆膜的寿命影响是很大的。典型的除锈•抛丸除锈（P99）•硫酸酸洗工艺（P101）•盐酸酸洗工艺（P103）本章重点•金属腐蚀特征•除锈标准•除锈方法•酸洗工艺及设备•酸洗缺陷及解决措施第四章清洗技术4.1清洗技术要素4.2清洗方法的特点4.3清洗工艺及设备4.4清洗工艺的选择4.5清洗效果的评价4.6清洗缺陷及解决措施4.7典型的清洗工艺清洗技术三要素•（P106）清洗材料、清洗工艺、清洗管理清洗方法的特点•（P108）各种清洗方法比较：使用材料、主要特定、适用性、提高效率的途经清洗工艺及设备•浸泡清洗（P109）•电解清洗•喷射清洗•气相清洗•高压喷射清洗•超声波清洗•多步清洗•功能设备：加热、过滤与除渣、空气干燥与净化清洗工艺的选择•（P128）清洗效果的评价•定性评价方法（P129）（1）擦试法（2）水膜法（3）喷雾法（4）荧光法（5）验油试验法•定量评价方法（P130）（1）重量法（2）接触角法清洗缺陷及解决措施（1）•清洗工艺在逐步向中温和低温清洗方向发展中，会出现一些清洗缺陷，影响清洗效果，常出现的缺陷及解决的措施如下：•（1）可见残油•工件的表面局部或大面积有可见残余油污，工件表面不亲水。残油形成的原因有三个。第一，工件的局部油污过重，尤其粘附的