李婷婷 华晨汽车涂装工艺处处长

    腐蚀、磨损、意外事故是造成汽车损坏的三个主要形式，其中腐蚀是最普遍且较为严重的形式之一。汽车腐蚀不仅带来巨大的经济损失，造成材料、能源浪费，还会导致环境污染、酿成交通事故，并已成为一大社会问题。据统计，全世界每年因腐蚀造成的经济损失约为 7000 亿美元，汽车腐蚀损失也是主要的因素之一。为了进一步科普汽车工业的防腐蚀现状、关键技术以及未来趋势，记者特邀华晨集团制造规划部涂装工艺处李婷婷处长做相关方面的精彩解读。

    李婷婷，华晨汽车涂装工艺处处长，中国汽车工程学会汽车腐蚀与防护分会副主任委员；中国腐蚀与防护学会汽车腐蚀与防护分会专家组组长；中国汽车工程学会标准防腐蚀老化分技术委员会委员，在汽车防腐蚀研究方面颇有造诣。

    记者：请您谈谈造成汽车腐蚀的主要因素有哪些，腐蚀会给汽车带来哪些危害以及防腐的重要性和意义？

    李处长：当前汽车行业，车身制造所用的材料仍以金属为主，而金属材料的腐蚀问题是普遍存在。车身腐蚀不仅破坏了汽车的外观，还直接影响到汽车质量和汽车使用寿命以及交通安全问题。从材料利用与能源角度考虑，延缓车身腐蚀从而避免过早报废，减少对环境的二次污染也有积极的意义。汽车腐蚀最主要的影响因素即是汽车使用环境下的大气腐蚀，这些影响因素有：相对湿度、温度、雨水、水溶盐类以及腐蚀性固体尘粒等。另外，行驶路面环境上的泥沙、水、人工抛撒的除雪剂，这也是汽车底部的腐蚀比其他部位严重的原因。

    腐蚀会使汽车腐蚀造成车身部件钣金减薄、穿透、开裂，使其强度降低，甚至丧失功能。一些承载零部件、关键零部件的腐蚀损害，会给汽车行驶带来安全隐患，如制动油管腐蚀疲劳断裂、车身承载部位的穿孔等。

车身腐蚀结构穿孔

    汽车腐蚀防护工作不仅提升了汽车产品的品质，而且会产生良好的社会效益。汽车制造业是我国的重要产业，我国汽车产业近几年快速增长，年销量均超过 2000 万辆，发展成为世界第一大市场，但一些汽车制造企业对腐蚀问题的忽视，造成车身锈穿等重大质量问题，使其成为影响企业形象、市场表现及用户感受的突出因素。在汽车市场发展初期，在因车身腐蚀问题召回的一些案例中，对企业当期净利润损失达数亿元。由此可见，腐蚀防护工作对于汽车企业和社会避免巨大的经济损失的具有现实意义。另外，为避免腐蚀导致零件出现裂纹、甚至疲劳断裂等问题，保证其汽车行驶安全，就要去定期维护易于腐蚀的零部件。腐蚀防护性能越差，汽车零部件的修补和更换周期就越短，势必造成各种材料消耗、或间接废旧零件回收、再加工成本，这些耗费都是由于汽车腐蚀导致的额外支出，造成了整个社会资源和后续环保处理的压力。

    综上所述，汽车腐蚀防护不仅对于提升产品质量有益，而且对社会资源节约、环境保护方面存在现实的意义。

    记者：近年来我国在汽车腐蚀防护领域的研究取得了哪些创新性成果？与国外的研究相比，有没有侧重上的不同？

    李处长：在汽车工程学会领导下，汽车腐蚀与老化分会集合了国内汽车腐蚀防护领域的技术精英，致力于构建我国的汽车腐蚀防护体系。自 2015 年，分会正在推进多项腐蚀防护的标准开发，涉及设计、试验、材料、零部件、物流等方面，遍及整个腐蚀防护产业链。这些标准将填补目前多项防腐蚀技术领域的空白，从而推动我国汽车腐蚀防腐产业的发展。

    目前，国外企业对于汽车腐蚀的研究领先国内，国外企业已总结设计经验并达成行业共识，形成了通用的技术资源。在上世纪 90 年代，在国外标准体系中就有车身腐蚀防护的相关研究报道，如 SAE J1617、SAE J447 等，这些报告中介绍了腐蚀类型的基本认识、腐蚀的贡献因素、测试程序、腐蚀性能的评估，同时对由材料、环境、设计、预处理和涂装体系与车身腐蚀间的影响进行了阐述。

    欧美汽车企业在行业标准的基础上建立适用于企业管控的企业标准，如，大众用于在静态负荷下检验腐蚀特性和评定防腐蚀保护措施的 PV1210、通用汽车等企业编制了企业的设计工程标准及用于性能验证的试验场腐蚀道路测试标准，形成了相对完整的腐蚀性能工作体系。日本汽车企业对车身结构设计和材料方面进行了相关的研究。例如，对电泳车身开孔设计、电泳涂料性能研究、车身内腔的电泳性能研究均有较深入得探索，通常采取防腐材料供应商与汽车生产企业合作的形式，在资料《電着塗裝の つきおわり性について .》、《電着塗裝付き廻りについて .》均有是上述形式的体现。韩国汽车设计在 SE（同步工程设计）中，对车身的开孔电泳涂膜质量也十分关注，DPECO CO.Ltd 的抗腐蚀孔设计手册，对电泳涂装所需要结构设计的典型结构进行了描述。另外，一些公司防护涂层设计方面，结合车身耐腐蚀因素，区分车身的腐蚀环境因素，在工程角度对涂层耐腐蚀性能进行针对性设计，《マシダ技術標準 MES MN600自動車塗膜の技術標準》等。

    在上世纪 80 年代，国外科研机构就开始研究计算机仿真技术在电泳防腐涂膜设计上应用，如《塗裝工学》，1988年 12 月 5 日发布的“電着塗膜析出のシミュレーション解析”，探索了计算机仿真对电泳涂装的模拟仿真计算。在欧洲，比利时、德国的一些软件开发商、研究机构也开始相关研究开发。上世纪末，计算机 CAE 仿真技术开始应用在电泳防腐涂层设计方面，宝马、大众、本田、现代等国外企业均应用该方法进行电泳防腐涂层设计，并且取得比较满意的效果。我国2000年以后引入该项技术，并逐渐推广。

    记者：作为华晨汽车涂装工艺处处长，请结合您的科研和管理经验，谈谈整车防腐蚀开发、防腐结构设计等方面的心得体会？

    李处长：华晨汽车有完备的整车性能开发体系，设立管理部门，其中防腐蚀性能的设计开发和验证的流程比较完备，涂装工艺设计在整车防腐蚀开发流程中担任重要的角色。在 3D 数据设计阶段，对车身结构的电泳涂覆能力、涂胶密封可行性、面漆涂层的涂覆能力进行前期设计，并最终通过静态及动态腐蚀试验，对车身结构获得的防护涂层及对应涂覆工艺进行确认，以确保涂装工艺在腐蚀防护方面的作用最大化。

    电泳涂装技术作为最有效、当前无法替代的防腐措施，在汽车结构防护作用重大，自 2009 年以来，为提升我公司新车型的电泳涂装设计能力，对产品结构与电泳涂料性能进行了针对性的研究，总结了车身结构与涂膜变化的技术规律并实地应用于我公司的电泳涂装设计开发中。同时，为提升该项性能设计的稳定性，引进电泳涂装CAE仿真技术，在多个项目开发中进行应用并保障了电泳防护涂层的质量。

电泳CAE仿真

    除电泳涂装外，焊缝密封胶的设计对隔绝车身钣金搭接部位、止口边缘外界腐蚀环境的侵害的十分重要。在密封胶同步设计中，我们的工程师凭借经验对具体结构密封可行性进行分析的同电泳CAE仿真时，应用人机工程软件对密封胶施工进行辅助设计，保障了密封结构、施工操作的合理性并稳定产品的密封质量。

密封胶人机评估

    面漆涂层对整车提供装饰性外观的同时，还保证涂膜的耐候性和附加的耐腐蚀防护性能，机器人喷涂是主要的面漆涂层涂覆方式。我们也格外关注面漆涂层喷涂工艺设计，在喷涂程序在实地应用前，通过机器人离线程序设计，在具体喷涂部位上，对新车型的喷涂可达性进行了可靠性分析，提升防护涂层涂覆工艺设计能力。

离线喷漆仿真

    漆后车身的防腐蚀开发是产品设计因素、材料选择、防护处理方式多种因素结合促成的结果，任何结构设计及相关防护系统都应经过静态、动态测试相结合的验证。华晨汽车应用的车身涂层防护材料在海南试验场进行耐候性测试，与此同时通过道路强化腐蚀测试暴露整车不同结构的防护涂层在腐蚀环境下的使用状态，对车身的腐蚀防护状态进行确认。据此，对结构设计、工艺设计、材料选择提出整改的建议，保证了华晨汽车产品的腐蚀防护性能可靠性。

    汽车腐蚀防护是多种防护方式联合应用的综合解决方案，涉及诸多的边界条件，车身的结构设计必须结合现有的生产工艺，并且要经过道路强化腐蚀试验的验证，以确认车身满足防腐蚀的技术任务要求。

    记者：汽车轻量化这个热门概念会给汽车工业带来怎样的影响？在汽车的腐蚀防护研究方面起到了哪些推动作用？

    李处长：在全球参与节能减排的大背景下，轻量化已然成为汽车发展的重要趋势之一，尤其在乘用车燃料消耗量第四阶段标准即 2020 年实现5.0L/100km 油耗的情形下，汽车轻量化可从汽车设计、改进制造工艺、提高现有材料强度和采用轻质材料替代现有材料四个方面来实现。采用轻量化材料是汽车轻量化发展的主要方向。高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料等是当前常见和应用较多的轻量化材料。随着科技的发展，这些轻量化材料都不会单独使用，必然是在车身上多种材料的混合使用。镁合金、铝合金的使用势必对车身腐蚀防护提出新的课题，并会改变现有的加工处理工艺以及防护材料，以适应未来的防护目标。

    未来，轻型材料，如铝等，在车身上的应用日益广泛，多种不同材料、材质的粘结，对汽车用胶也提出了新的挑战，未来汽车用胶需要在粘结轻型材料和复合材料上进行突破。

    汽车轻量化的发展将推动新材料相关的金属表面处理药剂、涂层防护材料、表面处理工艺以及对应的腐蚀检测、腐蚀性能评价的研究工作的开展，并最终建立满足汽车腐蚀防护需求的控制体系。

    记者：请您展望一下我国汽车防腐蚀研究未来的发展方向？

    李处长：防腐蚀投入后不能立竿见影 , 汽车腐蚀设计技术需要长期的沉淀积累，不是一朝一夕的事情。因此，根据产品的腐蚀损害差异性程度 , 针对人们比较关注的腐蚀问题，如侧围、闭合件区域，优先进行防腐蚀对策 , 以获得的腐蚀性能和防腐蚀成本平衡，实现防腐蚀设计能力的稳步提升。但在成本压力面前 , 防腐蚀性能设计常常受到挑战 , 造成对防腐性能的短视，往往在产生经济损失、品牌形象负面影响后，才发现其作用的弥足珍惜。

    未来仿真模拟技术应用在设计开发期间虚拟验证，不但可以验证工艺效果，也可以通过环境腐蚀大数据和材料腐蚀数据的支撑，演算出全部零件的防腐蚀寿命，以便开发人员尽早提出预防控制手段。

    后记：

    汽车腐蚀防护工作是汽车工业不可或缺的组成部分。构建汽车腐蚀防护体系，不断研发新材料，提升汽车制造工艺，推进汽车工业不断发展，是从业者们义不容辞的责任。

    ●  人物简介

    李婷婷，吉大车辆工程研究生，曾在通用、上汽、华晨三家车企任职，14 年汽车企业涂装行业经验。30余款新车型涂装全序开发过程控制。

    主要工作内容：涂装项目规划、同步工程、生产线设计改造、工艺验证、培训生产、质量提升和成本控制。

    英国、美国、奥地利、俄罗斯等海外工作经历。（英国罗孚公司共同设计开发 550 车型；美国通用技术中心学习 1 学期，在庞蒂亚克工厂实习；奥地利麦格纳公司共同开发华颂车型，俄罗斯改建生产线生产中华全系新车型） 拥有 16 篇专利，发表 13 篇论文，技术领域担任多项职务：中国汽车工程学会 汽车腐蚀与防护分会副主任委员；中国腐蚀与防护学会 汽车腐蚀与防护分会 专家组组长；中国汽车工程学会标准防腐蚀老化分技术委员会 委员；中国工程院重大咨询项目 - 我国腐蚀状况及控制战略研究 专家；中国汽车工业科学技术奖终评会 评委。荣获 2016 年度中国汽车工业科学技术奖三等奖。