黄平，刘承鑫，刘雁
（重庆长安汽车股份有限公司，重庆 401120）
摘 要：模拟车身内腔电泳情况，在普通钢板和镀锌钢板两种材料表面电泳四种不同膜厚漆层进行中性盐雾试验。采用扫描电镜等手段进行分析，探讨锈蚀产生的过程、原因和规律。实验结果表明：电泳漆膜的耐水耐盐雾性能一般，已发生穿透腐蚀；在漆膜破损的情况下，漆膜厚度对阻止破损处锈蚀保护及锈蚀蔓延作用不大，在漆膜完好的情况下，漆膜厚度对阻止基体锈蚀影响较大，漆膜厚度增加，屏蔽作用加强，防锈效果显著；普通钢板试样腐蚀以点蚀形式进行，镀锌钢板试样腐蚀以全面腐蚀形式进行，普通钢板试样更易出现锈穿现象。
关键词：汽车内腔；普通钢板；镀锌钢板；电泳；腐蚀
0引言
事故损坏、磨损损坏、腐蚀损坏是汽车三大损坏形式，其中腐蚀损坏影响最为严重，汽车车身防腐能力标准成为衡量汽车品质的一项重要指标[1]。近几年汽车市场容易出现车身内腔结构发生穿孔腐蚀的问题，这不仅会造成汽车外观和功能上的缺陷，降低整车品质，严重时会影响整车的安全性，造成人员伤亡[2-3]。继央视3·15曝光江淮汽车内腔部位存在重大防腐质量问题以来，各主机厂不断加强对汽车内腔防腐能力提升的重视，并开展了一系列研究验证工作。
汽车内腔结构由于设计影响易形成封闭或者半封闭状态的腔体、凹槽等结构，与电泳工艺缺陷共同影响导致内腔结构无法电泳或电泳不连续、不完整，使金属基体裸露，内腔结构易造成积水、灰尘泥垢堆积等现象，加之此处不通风、排水不畅等易形成原电池结构，使内腔结构发生穿孔腐蚀[4-6]。
针对汽车内腔腐蚀严重的问题，各主机厂各自开展对内腔结构防腐能力提升的研究，基于成本的考虑，需平衡钢板材料和内腔膜厚的关系。本研究从车身钢板材料和内腔膜厚两点出发，模拟内腔电泳状况，通过中性盐雾试验，结合SEM扫描电镜和EDS能谱分析来研究钢板材料及内腔电泳膜厚相结合的耐蚀能力。
1 、试验部分
1.1原材料
B340/590DP普通钢板（尺寸为100mm×100mm×1.6mm），上海宝山钢铁股份有限公司；DC56DZ镀锌钢板（尺寸为100mm×100mm×0.7mm），上海宝山钢铁股份有限公司；A电泳漆，湖南湘江关西涂料有限公司（其具体参数见表1）。
表1电泳漆工艺参数
类型 | 固体份（%） | 灰分（%） | PH | 电导率（μs/cm） | MEQ | 溶剂含量（%） |
双环氧 | 21.2 | 1836 | 5.92 | 1990 | 25.6 | 0.69 |
1.2仪器设备
盐雾箱，FY-10E，重庆市威尔试验设备有限公司；扫描电镜，JSM-6700F，日本电子公司。
1.3试样制备
两种钢板打好电泳挂孔，于车间内经过脱脂、磷化等前处理后80℃烘干送至供应商实验室进行电泳，电泳时间为3min，通过改变电压参数使两种钢板材料电泳后各自得到5μm、7μm、10μm和12μm四种膜厚的试样，烘干备用。
1.4性能测试
对电泳后试样用密封胶带进行包边、包孔处理，百格刀于试样正中划十字叉，划痕长度为5cm，宽度为1mm。
将处理好的试样放入FY-10E型盐雾箱中进行中性盐雾试验，按照GB/T 10125执行标准，NaCl质量浓度为（5±0.1）%，PH值为6.5~7.2，试验箱温度为（35±1）℃，喷雾器压力设定70~170kPa，喷雾量为每80cm2的收集量为1.5ml/h，试验时间为500h，观察记录划线处腐蚀情况及未划线处锈点、鼓泡情况。
截开腐蚀部位和未腐蚀部位试样，对截面处打磨、抛光后于JSM-6700F型扫描电镜下观察试样形貌。
2、结果与讨论
2.1盐雾试验宏观形貌分析
图1为普通钢板不同电泳膜厚试样500h中性盐雾试验后结果，5μm、7μm、10μm、12μm四种膜厚的划线区域腐蚀情况严重，出现大量质地疏松的红色锈蚀产物并向外溢出，腐蚀区域向周围扩散，单边锈蚀宽度均为0.15mm左右，划线处腐蚀坑深度差异不大，说明电泳漆膜厚大小对普通钢板划线处锈蚀蔓延阻碍作用不明显；未划线区域有不均匀的红色锈点出现，随着漆膜厚度的增加，锈点的数量和尺寸逐渐减少，说明漆膜有一定的屏蔽作用，且随着膜厚的增加，屏蔽作用增强，但耐水耐盐雾性能一般，容易发生穿透腐蚀。
图2为镀锌钢板不同电泳膜厚试样500h中性盐雾试验后结果，5μm、7μm、10μm、12μm四种膜厚划线区域有较多的白色疏松锈蚀产物出现，锈蚀产物向外溢出，腐蚀反应向周围扩展，单边锈蚀宽度约为0.15mm，划线处腐蚀坑深度较浅，划线处周围产生严重鼓泡现象，随着膜厚增加鼓泡现象减弱，说明随着电泳漆膜厚度增加对镀锌钢板锈蚀蔓延的阻碍作用增加；未划线处有细小的鼓泡现象出现，随着膜厚的增加鼓泡的数量和尺寸减弱，说明漆膜有一定的屏蔽作用，且随着膜厚的增加，屏蔽作用增强，但耐水耐盐雾性能一般，容易发生穿透腐蚀。
图1不同电泳膜厚普通钢板试样500h盐雾后试验结果
Figure1The result of different electrophoresis paint thickness general steel sample by salt spray test at 500h
图2不同电泳膜厚镀锌钢板试样500h盐雾后试验结果
Figure2The result of different electrophoresis paint thickness zinc coated steel sample by salt spray test at 500h
划线区域部分中普通钢板电泳试样表现为红锈溢出，镀锌钢板试样表现为白锈溢出和鼓泡，未划线区域普通钢板电泳试样表现为锈点，镀锌钢板表现为细小鼓泡，因此，普通钢板试样更易出现锈穿现象。根据企业标准测得相同膜厚的普通钢板电泳试样与镀锌钢板电泳试样附着力接近，因此这种现象差异与基体腐蚀机理有关。
普通钢板电泳试样划线处腐蚀机理为划线区域漆膜损伤产生电势差，Fe基体作为阳极与腐蚀介质NaCl溶液形成原电池系统的过程中被消耗而产生红色锈蚀产物，腐蚀以点蚀的形式向机体内部扩展，最终产生较深的腐蚀坑，因此腐蚀区域表现为横截面积小但深度大，易出现腐蚀穿透破坏；镀锌钢板电泳试样划线处腐蚀机理与普通钢板类似，但是由于镀锌钢板表面锌层的电极电位比铁高，因此镀锌钢板电泳试样的腐蚀是在锌表面以全面腐蚀的形式向周围延伸，使电泳漆膜结合力变差，腐蚀区域表现为横截面积大但深度浅，不易出现腐蚀穿透破坏。未划线处位置产生锈蚀的原因是因为腐蚀液体可以透过漆膜和缺陷处与基体接触发生反应，普通钢板电泳试样以点蚀的形式向机体内部扩展，得到的腐蚀产物质地较疏松，会顶破漆膜形成红色锈点；镀锌钢板电泳试样会在锌层表面以全面腐蚀的形式扩张，使漆膜结合力变差，得到的腐蚀产物与腐蚀液体充满于合力较差部位的电泳漆从而形成鼓泡现象[7-10]。
2.2盐雾试验微观形貌分析
图3为普通钢板电泳试样膜厚7μm和10μm盐雾试验500h后微观形貌，从图中可以看出两种膜厚未腐蚀区域电泳漆表面光滑平整，灰色漆面与黑色磷化膜交界处连续，电泳漆与基体结合较好。膜厚7μm的腐蚀区域存在大量颜色较深的腐蚀产物，磷化膜部分消失，腐蚀已经达到基体内部，出现大面积的腐蚀坑；膜厚10μm的腐蚀区域表面出现腐蚀产物，磷化膜破坏较少，基体表面出现深色锈迹，说明膜的厚度增加，对基体的保护能力也随之增加。
图4为镀锌钢板电泳试样5μm和10μm盐雾试验500h后微观形貌，从图中可以看出两种膜厚未腐蚀区域表面电泳漆膜平整、连续，磷化膜较薄，镀锌层连续但不平整，电泳漆膜与基体结合整体较好。膜厚5μm鼓泡区域漆层已经脱落，磷化膜部分消失，镀锌层内部出现细小孔洞、质地疏松；膜厚10μm鼓泡区域漆层脱落，镀锌层出现孔洞，磷化膜未受较大影响，Fe基体未受到腐蚀，说明试样漆膜厚越厚，屏蔽作用越好，耐蚀性越好。
图3普通钢板试样500h盐雾微观形貌
Figure3The microstructure of general steel sample by salt spray test at 500h
图4镀锌钢板试样500h盐雾微观形貌
Figure4The microstructure of zinc coated steel sample by salt spray test at 500h
普通钢板试样表面出现腐蚀凹坑，说明普通钢板以点蚀的形式发生腐蚀，中两种膜厚试样基体均出现锈蚀痕迹，镀锌钢板试样表面锌层出现大面积，说明锌层出现了全面腐蚀现象，由于锌层保护，且发生全面腐蚀，因此普通钢板较镀锌钢板电泳后更易出现锈穿现象。
3、结语
（1）电泳漆耐水耐盐雾性能一般，长期腐蚀下容易发生穿透腐蚀；
（2）漆膜破损情况下，漆膜厚度对基体耐蚀性保护作用不明显；漆膜完好情况下，厚度对基体耐蚀能力影响较大，漆膜越厚，屏蔽作用越好，耐蚀性越好；
（3）普通钢板试样出现点蚀，镀锌钢板出现全面腐蚀，长期腐蚀条件下，普通钢板更易出现锈穿现象。
参考文献
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