【技术帖】汽车雨刮臂耐腐蚀性研究

宋洋sy 2019-10-17

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摘要：主要以贵阳万江航空机电有限公司设计开发的某款汽车雨刮臂的耐腐蚀性改进为基础，简要概述雨刮臂的耐腐蚀性影响因素及其开发过程中的注意事项。

关键词：雨刮臂；耐腐蚀性；结构设计；腐蚀循环

引言

随着国内汽车工业的大发展，人们对汽车的需求也越来越高，这不仅表现在功能的多少上，同时对汽车的品质要求也不断攀升。而整车品质的提升总是通过一个个单独子系统的品质提升来得以实现。本文主要介绍雨刮臂、刮片的防腐蚀性提升及相关开发要点。

1、雨刮臂、刮片结构介绍及防腐蚀要求

1.1 雨刮臂、刮片结构介绍

刮臂刮片按刮片结构可分为有骨刮片（传统刮片）、平刮片（空气刮片）及三段式刮片；按连接形式可分为钩头式、方盒子式、燕尾式、插销式等，这些均不在本文重点讨论之列，所以不做进一步介绍，典型的雨刮臂刮片主要零件构成见图1：

图1 刮臂刮片典型零件构成及主要失效模式

1.2 刮臂耐腐蚀性主要失效模式及试验要求

1.2.1 主要失效模式

主要失效模式：起泡、图层剥脱等，该种失效模式易发生在整车跑车试验时；车辆使用超过3年以上后易发生；腐蚀蔓延超差，该种失效主要发生在试验认可时，是对耐腐蚀性的一种定量考核。

1.2.2 试验标准要求

刮臂刮片的耐腐蚀性主要是通过试验室试验来进行考核，各主车厂都有自己的一套试验标准、评价标准，但总括起来，就是将刮臂样品按特定标准进行划线并在规定的温湿度下进行腐蚀循环试验，一般30个循环考核外观腐蚀，60循环考核产品性能。试验后，外观腐蚀主要考核蔓延宽度不能超过一定限制（一般为3mm），性能满足图纸要求。

2、刮臂耐腐蚀性影响因素分析

2.1 喷涂工艺的影响

喷涂工艺对刮臂刮片的耐腐蚀性起至关重要的作用，喷涂的好坏决定了涂层与基材的结合程度（评价指标为附着力）。目前的主流喷涂工艺有喷漆和哑光粉末喷涂两种，二者各有利弊。喷漆外观光亮，耐腐蚀性好，但转运时易磕碰伤，外观不良率高，哑光粉末喷涂外观不如喷漆光亮，外观不良率要低，如果工艺控制得当，耐腐蚀性也不差。但无论何种喷涂工艺，喷涂的前处理非常关键，决定了附着力的好坏。而选择何种喷涂工艺要求根据企业的实际情况，大批量的生产不但要考虑产品性能，同时也要考虑对环境的影响，废弃物的回收处理能力等。粉末喷涂典型工艺路线见图2：

图2 粉末喷涂典型工艺路线图

根据上述工艺处理后的典型膜层如图3所示，主要由金属基材、电镀层、磷化层、电泳层及喷涂层构成。

图3 涂覆层示意图

2.2 零件基材及表面处理对耐腐蚀性的影响

2.2.1 零件基材的选择

2.2.2 零件表面处理的选择

从图3可以看出，真正起防腐蚀作用的主要是金属基材和电镀层；电泳漆层和涂料膜层起装饰和耐光照作用；磷化层起承上启下的连接作用。因而，零件表面处理的选择就需要考虑表处理本身的防腐蚀性能以及与磷化层的结合能力。

（1）连接支架和臂板：一般选热镀锌钢板，虽然热镀锌层有较好的防腐蚀性，但热镀锌后表面有钝化层（无钝化层时，防腐蚀性很差），该钝化层的存在，后续磷化时磷化效果很一般，所以喷涂后的附着力也不是太好，只能满足一般的应用。要达到更好的效果的话，可用选用表面为无钝化层的镀95%锌5%铝（或锌铁）镀层合金钢板，镀层的塑性和附着性好，无论是防腐蚀性还是磷化效果都非常好，缺点是材料价格非常昂贵。

（2）臂干：与臂板类似，可采用普通钢材后镀锌或选镀锌铝（或锌铁）合钢材即可。

（3）弹簧：由于需要进行绕制加工，所以采用后镀锌方式。

（4）臂座：为提高涂层附着力，臂座表面需要进行抛丸（吹砂）处理，另外，由于磷化易与铝制臂座表面发生化学反应，造成磷化晶粒粗大，臂座表面致密性遭到破坏，因此，臂座表面需进行阳极化处理（热水封闭）。

2.3 结构设计对耐腐蚀性的影响

零件结构设计的好坏也会对刮臂的耐腐蚀性造成一定的影响，换言之，零件之间的配合间隙设计是否合理，对喷涂时进粉的多少有直接的影响。在不影响整体结构、强度及外观的前提下，应尽量将零件间的间隙设计大些，使得喷涂时进粉更容易，否则会造成局部涂层非常薄，形成喷涂薄弱点。图4所示为某个项目上的臂座设计改进对比。