铝合金汽车排放零部件表面处理

2017-02-08

摘要:近年来,铝合金汽车发展较为迅速,使得汽车行业发展进入了一个新的阶段。铝合金汽车相比于传统的汽车,不仅具有轻量化特点,同时节省了大量的能耗。但是由于铝合金材料受环境影响较大,使其零部件的表面处理工作显得尤为重要。本文就铝合金汽车排放零部件表面处理技术进行研究和分析,以供参考和借鉴。

关键字:铝合金汽车;零部件;表面处理;分析

引言

随着汽车工业不断发展,汽车产量和保有量不断增多,在给人们出行带来方便的同时也产生了能耗、环境和安全三大问题。而铝合金汽车的出现,有效解决了这些问题,给汽车行业的进一步发展创造了条件。然而由于铝合金汽车零部件是铝制品,其受环境影响较大,十分容易发生腐蚀。因此,对铝合金汽车零部件的表面处理工作十分关键,相关人员必须给予高度重视。文章首先介绍了我国铝合金汽车车身板应用和生产现状,接着分析了几种铝合金汽车零部件表面处理技术,旨在为相关领域的研究人员提供一些建议和思路。

1我国铝合金汽车车身板应用和生产现状分析

1.1应用现状分析

汽车制造业是我国四大支柱产业之一,也是用铝最多的产业之一。我国汽车铝化率与发达国家相比尚有一定的差距,但已进入高速发展阶段。小轿车的铝化率高于大、中型客车,更高于货车,引进生产线的铝化率高于国产线,压铸件和铸件在用量中所占的比例大大高于铝加工材。铝板带材在汽车车身上的应用,无论是铝板带生产企业还是汽车生产企业均处于起步阶段,目前仅有极少数的车型采用了铝合金车身板,用量也十分有限。国内铝板带材在汽车上的应用主要是制造乘用车的车门、连接件、防护板、防撞梁及保险杠等。在客车、专用车改装方面也有一定使用。目前国内汽车铝板用量约在3万吨左右,其中用于制造乘用车的车门、行李箱盖、车身的铝板的用量有限。

1.2生产现状分析

我国从20世纪80年代后期开始研发铝合金汽车车身板,并在一些客车上实现了铝化。最早进行这项研发工作的是东北轻合金有限责任公司和西南铝有限责任公司,并成功开发出高档轿车钢一铝车门,其门框、窗框为铝合金型材,内衬板为铝合金板材,外板为薄钢板。总体而言,我国汽车用铝合金覆盖件材料、铝合金框架材料的技术发展和应用严重滞后于国外,迄今为止国内尚无任何企业能够系统掌握汽车用铝合金覆盖件材料、铝合金框架材料的批量生产技术,仅有少数企业从事这方面的研发工作。国内的汽车制造企业对选用铝合金覆盖件、铝合金框架的积极性亦不如西方国家,国内生产的汽车几乎很少采用铝合金板材生产汽车车身覆盖件。

2铝合金零部件的表面处理

2.1化学处理氧化膜法

铝合金材料的表面处理通常采用阳极氧化及化学成膜技术,对于流水线生产的汽车车体,阳极氧化处理时间过长而不适合,往往采用化学成膜处理技术。车体为钢板时化学成膜处理技术有磷酸锌法、铬酸-铬酸盐法、磷酸-铬酸盐法和无铬法等,车体为铝合金材料如5000系铝合金(Al-Mg系)及6000系铝合金(Al-Mg-Si系)时,最佳表面处理方法是经铬酸-铬酸盐化学处理后再油漆涂装。

2.2铬酸-铬酸盐化学成膜法

铬酸-铬酸盐化学处理溶液的主要成分是铬酸,另外还含有起侵蚀作用的氟化物,起氧化促进作用的铁氰盐、钼化物、钨化物等。

2.2.1铬酸盐成膜条件的控制

铬酸盐化学成膜的条件,如温度、时间、溶液浓度和铝合金成分等对形成膜的厚度和结构有着密切的关系。其中处理时间及铝合金成分的影响更为显著。所以处理时间的控制十分重要,对于小批量用间歇式处理槽处理时,全部车体完全浸没在溶液中需要一定的时间,最初浸入部分与最后浸入部分的处理时间各不相同,往往造成表面膜质量差异。另外,对于所使用的铝合金成分的控制也应引起重视,如所使用的部位、结构、断面大小不同而选择不同的铝合金,这样也会造成形成膜的差异。研究表明,相同铬酸盐浓度条件下,在低铬浓度的铬酸盐处理液中,经长时间处理所获得的膜层致密性要优于在高铬浓度铬酸盐处理液中经短时间所获得的膜层致密性。

2.2.2铬酸盐处理液中Al3+的影响

由于铬酸-铬酸盐化学处理液是连续使用的,因而侵蚀到溶液中的铝离子会越积越多,成膜量随铝离子累积量的增加而减小。为能获得稳定铬酸盐膜,处理槽上应设置溢水口,以防止过多铝离子的积累。

2.3磷酸锌化学成膜处理法

2.3.1钢板与铝合金同时化学处理

当汽车车体由钢板和铝合金混合制造时,其表面处理往往采用磷酸锌溶液,其成分中含Zn2+、Ni2+、H3PO4-、N03-以及F-等。铝合金上磷酸锌的反应如下:

第一,铝合金表面侵蚀

A1+6HF→2AlF3+3H2

第二,铝合金表面pH上升导致磷酸锌膜生成

3Zn(H2PO4)2→Zn3(PO4)·4H20+4H3PO4

钢板上磷酸锌的生成反应如下:

第一,钢板表面的侵蚀

Fe+2H3P04→Fe(H2PO4)2+H2

第二,钢板表面pH上升导致磷酸锌膜生成

Fe(H2PO4)2+2Zn(H2PO4)2→Zn2Fe(PO4)·4H20+H3PO4

2.3.2磷酸锌处理液中A3+的影响

磷酸锌处理液中,溶解下来的A3+与侵蚀铝合金所必需的F-反应生成络合物。当A3+累积量达到数十到数百ppm(×10-6)时,对膜的生成反应会产生一定影响。因此,为获得质量良好的磷酸锌膜,必须去除处理液中过多的A3+。其方法是添加KF,使之与A3+反应生成沉淀物,然后过滤去除。同时为获得质量稳定的磷酸锌膜,必须对F-进行控制。通常采用离子测量法或Si电极溶解法对F-进行监测。

结束语

综上所述,文章介绍了三种铝合金汽车零部件表面处理方法,通过对铝制材料的处理和保护,提高铝合金汽车的耐腐蚀性,从而为铝合金汽车制造业的进一步发展奠定基础。

参考文献:

[1]李青,董梅蕊.铝合金车体的表面处理[J].表面技术,1999,04:25-28.

[2]张静.铝合金车体涂装工艺与缺陷处理分析[J].化工管理,2013,06:109.


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