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鍍鋅板在乘用車車身中的應(yīng)用
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(yáng)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(shì)。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(yáng)極（鋅層）保護(hù)，降低腐蝕速率。此外，鋅鍍層的無(wú)毒、廉價(jià)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(gè)階段，即：鍍層腐蝕階段；鍍層局部消失后對(duì)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(wú)鍍層時(shí)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(shí)防腐蝕性能最為合理，也有國(guó)內(nèi)進(jìn)行的相關(guān)研究認(rèn)為，鍍層厚度大于60g/m2時(shí)具有較好的耐膜下腐蝕性能。同時(shí)，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(gè)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(lái)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(shí)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(duì)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(shí)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(dòng)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(jiǎn)單，能耗低，見效快。與電鍍相比，當(dāng)鍍層厚度小于12.5mm時(shí)，電鍍比機(jī)械鍍稍占優(yōu)勢(shì)，但差異不大；隨著鍍層厚度的增加，機(jī)械鍍的優(yōu)勢(shì)逐漸顯露；當(dāng)鍍層厚度達(dá)到30mm時(shí)，電鍍與機(jī)械鍍的成本比約為1.8∶1。
針對(duì)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(duì)比，檢測(cè)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(duì)外觀件定義一般是3年無(wú)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(shí)銹穿孔，一般定義為10年無(wú)穿孔；三是結(jié)構(gòu)腐蝕，重要功能件結(jié)構(gòu)腐蝕會(huì)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(jìng)爭(zhēng)的激烈化，人們對(duì)汽車抵御外界環(huán)境（見圖2）破壞能力和汽車長(zhǎng)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(yáng)光和石擊等，同時(shí)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(guó)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(guó)外防腐要求，并結(jié)合整車海南強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)情況，對(duì)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(gè)新的臺(tái)階。然而，由于車身的結(jié)構(gòu)特性，會(huì)存在一些無(wú)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(duì)車身無(wú)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(duì)。
1. 鈑金貼合無(wú)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(wú)電泳），如加強(qiáng)板上貼合一個(gè)或幾個(gè)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(wú)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(duì)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(duì)措施
研究報(bào)告指出：使用預(yù)涂鋅層及電泳，對(duì)提高底圍縫隙腐蝕等級(jí)十分重要。在對(duì)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(shí)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(zhǎng)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 。
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