【正文】 TSINGHUA UNIVERSITY 1 第 10講 現(xiàn)代汽車涂裝防腐技術(shù) TSINGHUA UNIVERSITY 2 ? 幾個汽車腐蝕案例 ? 一、汽車的腐蝕概述 ? 二、汽車車身表面涂裝工藝 ? 三、汽車防腐技術(shù)的應(yīng)用狀況 TSINGHUA UNIVERSITY 3 汽車上的污垢是什么？ ? 汽車及其零部件的污垢各有自己不同的性質(zhì)。污垢往往具有很高的附著力，它牢固地固著在零件的表面。 – 外部沉積物。外部沉積物可以分為塵埃沉積物和油膩沉積物。大氣中經(jīng)常含有一定數(shù)量的塵埃，在運(yùn)動著的車輛附近，當(dāng)塵埃的顆粒度為 5 ～ 30μm 時，塵埃的含量就達(dá)到 0． 05g／ m3左右。當(dāng)塵埃顆粒的含量增加時 ,它在金屬表面的凝聚和沉積也就加快。 – 潤滑殘留物。發(fā)動機(jī)最常見的污垢。在使用汽車時，潤滑料經(jīng)受急劇變化，發(fā)生 “老化” 過程、氧化和聚合。但要從長期工作的潤滑油介質(zhì)中的零件表面上，清除潤滑油殘留物是比較困難的。 – 碳化沉積物。產(chǎn)生在發(fā)動機(jī)上的碳化沉積物可以分為：積炭、類漆沉積物和沉淀物。 ? 積炭是堅(jiān)硬的碳化物，它集聚在發(fā)動機(jī)零件上。積炭的構(gòu)成主要是由于燃油和潤滑油在高溫區(qū)燃燒而形成硬的、沒有粘性的炭粒。 ? 類漆沉積物是在活塞環(huán)區(qū)域內(nèi)構(gòu)成的薄膜，同時也出現(xiàn)在活塞裙部和內(nèi)壁上。 ? 沉淀物是沉積在殼體壁、曲軸頸、齒輪、機(jī)油泵、濾清器和潤滑油道中的油泥凝結(jié)物。 TSINGHUA UNIVERSITY 4 一、汽車的腐蝕概述 TSINGHUA UNIVERSITY 5 什么是腐蝕？ ?廣義：指材料與環(huán)境間發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)相互作用而導(dǎo)致材料功能受到損傷的現(xiàn)象。 ?狹義：指金屬與環(huán)境間的物理 化學(xué)相互作用，使金屬性能發(fā)生變化，導(dǎo)致金屬、環(huán)境及其構(gòu)成系功能受到損傷的現(xiàn)象 . TSINGHUA UNIVERSITY 6 ? 金屬腐蝕磨損：金屬零部件在腐蝕性氣體或液體環(huán)境中，其在表面發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕，生成腐蝕層，摩擦就會使其剝落而導(dǎo)致零件損壞，此現(xiàn)象即為腐蝕磨損。 – 表現(xiàn)：先是外表失去光澤，使光滑表面變得粗糙不平，并蓋滿一層金屬氧化物，也就是金屬腐蝕產(chǎn)物。 ? 如鐵由于腐蝕而蓋滿一層褐色銹，就是由鐵的氧化物構(gòu)成的鐵銹。 – 過程：通常是從表面開始的，然后逐步向內(nèi)層侵蝕，最終造成難以挽救的損失。 ? 國內(nèi)外每年因金屬銹蝕造成的損失相當(dāng)驚人。 – 據(jù)世界銀行提供資料， 1996年美國國民總產(chǎn)值為74335 億美元，因金屬腐蝕損失為 2023億美元，約占國民生產(chǎn)總值的 %。 TSINGHUA UNIVERSITY 7 ? 金屬腐蝕機(jī)制：本質(zhì)是原金屬轉(zhuǎn)化成金屬氧化物，造成結(jié)構(gòu)件或元件生銹、損壞甚至不能修復(fù)而報(bào)廢。兩種途徑： – 化學(xué)腐蝕：當(dāng)金屬零件摩擦表面之間存在著氧和酸性物質(zhì)時，就會出現(xiàn)化學(xué)腐蝕，使表面局部腐蝕，并不斷地?cái)U(kuò)大延伸，導(dǎo)致顆粒狀剝落，使零件表面形狀變化造成早期磨損。 – 電化學(xué)腐蝕：是當(dāng)不同電位金屬相接觸，由于電位差的不同而出現(xiàn)電流，這時失去正電荷離子的金屬被銹蝕，在銹蝕中伴有電流的產(chǎn)生。 TSINGHUA UNIVERSITY 8 非金屬材料的老化 ? 老化（化學(xué)老化）現(xiàn)象：高分子材料在其合成、貯存及其加工和最終應(yīng)用的各個階段都可能發(fā)生變質(zhì)，即材料的性能變壞，例如泛黃、相對分子質(zhì)量下降、制品表面龜裂、光澤喪失、更為嚴(yán)重的是導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、和伸長率等力學(xué)性能大幅度下降，從而影響高分子材料制品的正常使用。 ? 本質(zhì)：是一種不可逆的化學(xué)反應(yīng)，它可以由許多原因引起，例如熱、紫外光、機(jī)械應(yīng)力、高能輻射、電場等等，可以單獨(dú)一種因素，也可以多種因素共同作用。其結(jié)果使高分子材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變及相對分子量下降或產(chǎn)生交聯(lián)，從而材料性能變壞，以至無法使用。 – 從化學(xué)角度上看，塑料材料無論是天然的還是合成的，都具有一定的分子結(jié)構(gòu)，其中某些部位具有一些弱鍵，這些弱鍵自然的成為化學(xué)反應(yīng)的突破口。 – 降解是指高分子鏈的斷裂；交聯(lián)則是指高分子碳－氫鍵斷裂，產(chǎn)生的高分子自由基相互結(jié)合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 – 降解和交聯(lián)對高分子的性能都有很大的影響。降解使高分子分子量下降，材料變軟發(fā)粘，抗拉強(qiáng)度和模量降低；交聯(lián)使高分子材料變硬變脆，伸長率下降。 ? 油漆、橡膠、玻璃鋼纖維等非金屬材料的老化，主要是受環(huán)境綜合作用后，材料的高分子結(jié)構(gòu)發(fā)生裂解、降解、溶解等物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致外觀和性能下降。 TSINGHUA UNIVERSITY 9 汽車的腐蝕 ? 一般汽車造成損壞有 3個因素，即腐蝕、磨損、意外事故，其中以腐蝕損壞最為普遍和嚴(yán)重。 – 在我國粗略估計(jì)， 80年代初全國汽車腐蝕損壞進(jìn)行維修的材料費(fèi)即達(dá) 10億元人民幣。上海公交車輛車身腐蝕損失每年即可達(dá)2490~2550萬元。 ? 汽車是以鋼材為主的工業(yè)制品，如不解決腐蝕問題，將嚴(yán)重影響汽車的使用壽命和外觀，因此汽車自問世之初，就與涂裝結(jié)下了不解之緣。 ? 1886 年，“汽車之父”卡爾 ?奔馳在德國斯圖加特制造第一輛汽車時，就用油漆進(jìn)行防銹和裝飾。 ? 100多年過去了，現(xiàn)代汽車不僅是集現(xiàn)代工業(yè)成就之大成的工業(yè)品，更是技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合。 TSINGHUA UNIVERSITY 10 影響車輛腐蝕的主要因素 ? 使用環(huán)境因素：汽車使用環(huán)境比較惡劣且多變 – 濕氣的影響：在車身下部積存的泥沙、污垢和水分會加速腐蝕； – 濕度的影響：在相對濕度高的地區(qū)（如沿海地區(qū)），腐蝕將加速，而在氣溫持續(xù)冰點(diǎn)以上，有大氣污染的地區(qū)腐蝕更為嚴(yán)重； – 溫度的影響：溫度升高，處于通風(fēng)不良處的零件會加速腐蝕。 – 污染：工業(yè)污染、沿海地區(qū)鹽分的存在都會使腐蝕加速。 ? 自身結(jié)構(gòu)因素 – 含有濕氣的污垢或碎屑物積留在車身板部分、空間或其他部位； – 汽車內(nèi)部產(chǎn)生的腐蝕環(huán)境如發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的高溫和含硫、氯離子等的燃燒廢氣，蓄電池產(chǎn)生的酸霧、漏液； ? 工作因素 – 工作中振動、沖擊產(chǎn)生的應(yīng)力，摩擦、碰撞引起的局部破損 – 由于砂礫或小的交通事故造成的噴漆層或其他防護(hù)層損傷。 ? 汽車材料因素 TSINGHUA UNIVERSITY 11 車輛金屬零件的腐蝕 ? 常見腐蝕比較嚴(yán)重的部位是板金件部分，如駕駛室、車大箱、客車殼體、車底板、擋泥板、車頭（翼子板、面罩）等。這些部位常與泥沙、碎石和水接觸，如車輪飛濺碎石、泥沙撞擊汽車表面的防護(hù)層，極易劃傷漆層，破壞其完