解決汽車鉸鏈生銹的關鍵要素

2019年05月08日

“購買新車時,我不用擔心生銹,只有舊車才需要考慮!”雖然許多消費者可能會同意此說法,但是如果汽車制造商沒有采取適當步驟來防止新車腐蝕,那么他們可能會遭遇當頭一棒。沒有汽車制造商希望這樣的事發生,在社交媒體時代,僅僅只是少數生銹的零件和不滿的客戶就足以導致一波失望浪潮,這甚至會損害原本堅實的品牌聲譽。

許多汽車零部件都可能會受到環境因素的影響,其中側門鉸鏈是最易受腐蝕風險影響的零部件。在鉸鏈中(如圖 1中的紅色所示),位于鉸鏈兩半之間的滑動軸承是影響生銹的重要因素。

解決汽車鉸鏈生銹的關鍵要素

問題的根源可追溯到裝配過程。軸承在此過程中起著重要作用,在通過 e-painting(“電泳涂裝”的簡稱)對車身涂漆時,鉸鏈必須讓車門保持在打開狀態。電泳涂裝是許多汽車制造商的首選方法,因為它能夠對噴射槍難以接近的盲區進行處理。

如果在電泳涂裝中使用軸承,那么它必須導電來讓電流通過鉸鏈,以此確保一致的涂裝表面。但是,如果整個軸承滑動面完全導電會導致另一個問題 —— 漆面會跨越配合部件,形成“漆橋”。在這些部件首次移動時,漆橋會斷裂,使得油漆剝落,繼而導致腐蝕。要消除漆橋,汽車制造商可以選擇非導電滑動面上有導電開口凸起的軸承。它使配合部件導電,同時又能避免軸承滑動面上漆。

另一個問題由青銅導致。多數鉸鏈軸承都含有青銅,此材料會加快紅銹的出現。此效應稱為接觸腐蝕或電化學腐蝕。要解決此問題,可以通過更新材料成分。例如通過去除青銅并將軸承的鋼背層替換為鋁包鋼,軸承可以實現卓越的抗腐蝕性能。這種材料組合利用了鋼的高負載能力,又具有鋁優良的抗腐蝕性。此解決方案在鹽霧試驗箱中可以超過 1000 小時而不產生紅銹,超過了大多數汽車在其使用壽命中鹽霧要求時間。

解決汽車鉸鏈生銹的關鍵要素

此解決方案背后的原理是化學作用。紅銹是由鐵與空氣中的氧和環境中的水分反應而導致的 —— 簡而言之,就是氧化。不太活潑金屬與活潑的元素相比,更不易于氧化。由于陰極保護作用,較不活潑的鋼層受到活潑的鋁層的保護。簡單地說,鋁層要比鋼更易于腐蝕,因此充當了犧牲層。這個過程會在鋁表面形成一層三氧化二鋁的鈍化膜,它可以提供進一步的保護。

由于鋁與鋅鎳合金之間的電極電位具有高親和性,這種特殊技術非常適合使用鋅鎳涂層座孔的應用。諸如圣戈班等一些汽車行業供應商就利用此這一原理來防止腐蝕,即便在最小的零件中也可以消除電位腐蝕,從而對整個系統產生重大影響。

以車門鉸鏈中使用的軸承為例:原本易于產生紅銹的鋼背層可以包裹一層鋁作為防腐蝕方法,如下面的解決方案所示。在特定應用需要提高尺寸精度的情況下,還可以增加延展拉伸的鋁合金網,通過整形達到更高的尺寸精度并確保能實現極大的耐腐蝕性。

解決汽車鉸鏈生銹的關鍵要素

對于不涂漆的應用,鉸鏈軸承應根據需要選擇耐腐蝕處理的軸承,以避免軸承故障并保護汽車制造商免受紅銹不良后果的影響。

今后,只要汽車制造商從一開始就采取必要步驟來保護他們的產品以及品牌聲譽,汽車購買者應該不需要再擔心汽車鉸鏈發生腐蝕。對于將來的汽車購買者,紅銹可能很快會真正成為歷史。

本文的作者是圣戈班NVH專家 Alfred J. Lethbridge 博士