【技术帖】国外某汽车推力杆防腐工艺的研究

0引言

 

　　汽车推力杆是多轴商用车平衡悬架的关键部件之一，它对汽车的传力、限位和隔振三方面都起着至关重要的作用。随着汽车工业快速发展及要求越来越高，汽车的防腐性能也越来越重要。不同汽车厂家对于防腐的要求及评价标准各有不同，总体上国外比国内汽车的防腐性要求更高。本文的研究对象为国外某汽车推力杆的涂装工艺。

 

1国外某汽车推力杆及防腐要求

 

1.1国外某推力杆产品简介

 

　　汽车推力杆本体主要由球头和套管组成，见图1，由2个球头和1根钢管通过高温加热后铆接而成。其中球头为球墨铸铁EN-GJS-500-7；钢管为E355+N。

 

 

1.2国外某推力杆客户的防腐要求

 

　　国外某推力杆客户的防腐要求如表1所列。

 

1.3国内汽车行业推力杆的防腐要求

 

　　国内汽车行业推力杆的防腐要求如表2所列。

 

 

　　从表1和表2可知，国内推力杆防腐标准主要是盐雾和耐水性评价，而国外推力杆客户的防腐中除了盐雾试验外，还有耐湿性要求和循环腐蚀试验，特别是循环腐蚀时间长达42d。

 

2国外某推力杆电泳防腐工艺验证

 

2.1工艺流程

 

　　预脱脂→脱脂（超声波）→浸泡水洗1→浸泡水洗2→表调→磷化→喷淋水洗3→浸泡水洗4→纯水洗→电泳→UF水洗1→UF水洗2→纯水洗→烘干。

 

2.2电泳厂家

 

　　湘潭科立、长沙立荣，均采用PPG电泳漆。

 

2.3试验设备

 

JYT-50TT260覆层测厚仪、JYT-54GT-7004-L盐雾试验箱、JYT-81可程式恒温恒湿试验箱等。

 

2.4防腐性能评价

 

2.4.1耐湿性评价

 

　　按ISO6270-2CH的要求进行耐湿性试验，试验持续时间240h，按DBL7391（客户涂装标准）之6.2、6.3及ISO4628-2进行检测和评价。

 

2.4.2盐雾评价

 

　　试验箱温度为35℃；饱和桶温度为47℃；喷雾压力为0.10~0.15MPa；试验溶液为（50±5）g/L的NaCl水溶液，水为去离子水，NaCl为分析纯，pH为6.5~7.2，喷雾量为1.0~2.0mL/（80cm2·h）；盐雾试样表面与垂直方向成15°~25°；盐雾试验结束后拿出试样，放置30min，用自来水冲洗试样表面残留的盐溶液，用纸轻轻吸干水分，检查试样。按DBL7391（客户涂装标准）之5.9、ISO9227:2012、ISO4628-1:2003、ISO4628-2:2003、ISO4628-3:2003、ISO4628-8:2012进行检验和评价。

 

2.4.3循环腐蚀评价

 

　　试验条件：35℃盐雾×24h→40℃、相对湿度100%×8h→23℃、相对湿度50%×16h→40℃、相对湿度100%×8h→23℃、相对湿度50%×16h→40℃、相对湿度100%×8h→23℃、相对湿度50%×16h→40℃、相对湿度100%×8h→23℃、相对湿度50%×16h→23℃、相对湿度50%×48h，以此为1个循环，共进行6个循环后，按DBL7391（客户涂装标准）之5.9、ISO9227:2012、ISO4628-1:2003、ISO4628-2:2003、ISO4628-3:2003、ISO4628-8:2012进行检验和评价。

 

2.5电泳工艺防腐性能

 

　　国外某推力杆实物样件电泳工艺的防腐性能见表3所列。

 

 

2.6试验结果

 

1）从表3可知，两电泳厂家试制的实物样件在耐湿性能和盐雾性能均合格，但循环腐蚀试验均不合格，即采用电泳工艺无法满足此型国外推力杆的防腐要求。

 

2）主要是球头位置锈蚀不合格，除此外的套管表面合格（见图2）。

 

 

2.7国外某推力杆电泳工艺防腐不合格的探讨

 

2.7.1国外某推力杆的防腐标准高于国内同行业

 

　　国内汽车主机厂（如一汽解放、宇通客车、东风柳汽、陕汽、江淮等）底盘件防腐性能的关键评价项目为240h盐雾试验，部分出口车型要求耐盐雾504h，但无循环腐蚀的评价要求。循环腐蚀试验的盐雾、高湿度、温湿度交变等防腐环境比一般的盐雾要求更苛刻，且试验时间长达1000h。

 

2.7.2与球头粗糙度有关

 

　　一般来讲，适当的粗糙度有利于增强涂层的附着力，但从防腐的角度讲，钢材表面处理的粗糙度值应控制在涂层总厚度的25%~30%范围内。电泳漆膜一般为20~30μm，漆膜厚度较薄而粗糙度较大时，对涂层的防腐性可能存在影响。选取抛丸后不同粗糙度的样板电泳后进行盐雾试验评价，考查粗糙度与电泳防腐性的关联，结果见表4所列。

 

 

　　从表4可知，在同样的电泳工艺条件下，基材粗糙度越大，盐雾防腐越差。而推力杆产品中套管未生锈而球头生锈面积较多，经检测套管表面粗糙度为3~4μm，而球头的表面粗糙度为10~12μm，表现出粗糙度越大漆膜耐盐雾性能越差的特征。生锈原因为铸件材质表面状态差，粗糙度对涂层耐腐蚀性有很大影响。

 

　　另外，从推力杆腐蚀状态看，球头精加工面的端面未生锈，生锈区域均为球头粗糙面（未精加工），也与“粗糙度越大漆膜耐盐雾性能越差”的规律相一致。

 

2.7.3与球头材质成分有关

 

　　对球头和套管材质检测，发现球头和套管的化学成分有明显的差异，见表5所列。

 

 

　　从表5可看出，球头中C含量是套管中C含量的13~17倍；球头中Si含量是套管中Si含量的2~5倍。C和Si含量高，对电泳前处理中的磷化过程有很大影响，导致磷化膜覆盖率低（50%以下）、膜结晶粗大。磷化膜属于阴极保护膜，阴极保护不足50%，阳极外露的面积就更大，涂层下的金属腐蚀属电化学腐蚀，腐蚀是从阳极开始的，球头的阳极面积大于50%，腐蚀当然迅速。另外C元素对空气中的酸性气体（如SO2、CO2）有很大的吸附性，导致金属表面酸性增加，加速腐蚀。碳对水中的电解质也具吸附性，电解质的存在降低了腐蚀电流的阻抗，腐蚀也会加快。

 

3国外某推力杆防腐改进工艺及验证

 

3.1试验方案

 

1）涂装材料：选用防腐性能比电泳漆更好的防腐涂料，分别为Shield880、Ametlock2、8455-0000503种不同型号涂料。

 

2）喷涂工艺：前处理采用脱脂抛丸处理；对于套管与球头铆接的接缝区，采用预先手工刷涂的方式，避免喷涂时不到位；整体喷涂时采用2C1B的涂装工艺。

 

3）外观及膜厚：外观无流挂、无漏喷，膜厚控制在60~100μm。

 

4）烘干条件：80℃×30min。

 

　　试验设备及防腐性能评价方法与电泳防腐验证相同。

 

3.2喷涂工艺防腐性能

 

　　国外某推力杆实物样件采用喷涂工艺的防腐性能见表6所列。由表6可知，采用Shield880的喷漆工艺防腐效果最好，且能满足国外推力杆客户的防腐要求。

 

 

　　另外涂膜的颜色、光泽、耐化学液体等也完全满足客户的要求。因此最终选用Shield880的喷漆工艺作为此国外推力杆的最终涂装工艺。

 

4结语

 

　　国内汽车推力杆主要以耐水试验、盐雾试验来评价产品的防腐性能，而国外某汽车推力杆除了评价耐湿试验、盐雾试验外，还有循环腐蚀的试验要求。在选择涂装工艺时应根据不同客户的防腐要求，结合产品材质、表面状态等的不同，尽可能选择实物样件进行试验和评价。