當(dāng)今時(shí)代，汽車工業(yè)飛速發(fā)展，國(guó)家大力提倡環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排，汽車輕量化是一個(gè)大趨勢(shì)。在汽車輕量化的過程中，鋁合金材料的優(yōu)勢(shì)被充分挖掘，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改造。汽車輕量化后，車身重量更輕，發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤質(zhì)量更小。但使汽車輕量化的同時(shí)，仍然需要保障其基本的功能，從而使節(jié)能環(huán)保得以實(shí)現(xiàn)。

一、鋁合金材料的優(yōu)勢(shì)

在人類使用的金屬材料種類中，鋁的數(shù)量排名第二。尤其是在交通運(yùn)輸行業(yè)，鋁的消耗量較高，達(dá)到了總數(shù)的三分之一左右，其中使用的鋁大部分用來生產(chǎn)汽車。近三十年來，在汽車生產(chǎn)制造的過程中，逐漸開始使用輕型材料，其中使用較多的就是鋁合金材料，很多部位的鋼材可以使用鋁合金材料進(jìn)行替代。汽車零部件中，車身和發(fā)動(dòng)機(jī)等部位使用鋁合金材料的頻率較高。鋁合金材料密度在2.7g/cm3左右，鋼鐵材料密度在7.8g/cm3左右，鋁合金材料密度僅接近鋼鐵材料的三分之一。在使用鋁合金材料代替鋼和銅之后，發(fā)動(dòng)機(jī)的重量減輕幅度達(dá)到了三分之一左右，汽車的總重量減小了五分之一，從而使燃料費(fèi)用得到降低。另外，當(dāng)汽車報(bào)廢之后，其車體的鋁合金材料可較為容易地進(jìn)行回收。通過對(duì)鋁合金材料的回收使用和重新加工，可以使資源得到節(jié)約，降低人們的生活成本，符合國(guó)家提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方針。鋁合金材料比其他材料的性價(jià)比要高，其具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

二、鋁合金材料與汽車輕量化

在汽車工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)中，輕量化課題變得越來越重要。其中，輕量化需要在基于汽車品質(zhì)和功能不下降的前提下進(jìn)行，不僅使汽車零部件質(zhì)量盡可能小從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，除此之外，還需要滿足輸出功率、低噪聲及低震動(dòng)方面較高的要求。另外，汽車的舒適性和可靠性，價(jià)格在市場(chǎng)上的可接受程度都需要考慮在內(nèi)，這樣才能使汽車產(chǎn)品在商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)之中處于不敗之地。在汽車輕量化的過程中，鋁合金材料完全可以滿足汽車輕量化對(duì)材料的性能要求，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)較低的汽車生產(chǎn)成本，因此鋁合金材料在汽車輕量化過程中的作用是不言而喻的。汽車零部件采用鋁合金材料實(shí)現(xiàn)輕量化后，可以降低系統(tǒng)重量。根據(jù)物理理論，汽車中的各個(gè)部件之間的質(zhì)量存在一定的關(guān)系。比如，如果發(fā)動(dòng)機(jī)部分材料采用鋁合金材料后，發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量會(huì)減小，那么汽車的底盤的質(zhì)量也隨之可以減小。當(dāng)車身零部件質(zhì)量變小時(shí)，支撐它的車輪負(fù)載也會(huì)降低。在平衡系統(tǒng)中，某部位重量如果降低10%，那么整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量可降低20%以上。在采用鋁合金材料對(duì)汽車實(shí)現(xiàn)輕量化之后，車輛在行駛過程中車身各方面的阻力會(huì)有所減小，從而油耗也會(huì)降低。通過發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化，對(duì)汽車前輪的荷重進(jìn)行分擔(dān)，駕駛員操作汽車的穩(wěn)定性也會(huì)提升。

三、汽車鋁合金零部件的腐蝕機(jī)理

在當(dāng)前節(jié)能減排全球化的大背景下，汽車領(lǐng)域中鋁合金材料的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)其防腐性能的研究也逐步深入，已經(jīng)成為汽車防腐重點(diǎn)攻關(guān)的課題之一。除了傳統(tǒng)電泳或涂裝的工藝進(jìn)行鋁合金零部件防腐外，鋁合金本身材料的特性決定了其特殊的防腐性能。鋁合金材料的腐蝕性能比較復(fù)雜，當(dāng)鋁合金零部件暴露在大氣環(huán)境中，降雨、霧氣、金屬表面形成的液體層以及鋁合金氧化膜小孔中存在的電解質(zhì)都會(huì)對(duì)零部件產(chǎn)生一定的腐蝕作用，這一點(diǎn)和鋼鐵類材質(zhì)類似，大氣環(huán)境中含有大量的二氧化硫、氯離子，與大氣中的水分結(jié)合后形成具有腐蝕作用的酸性物質(zhì)，再加上氧氣、二氧化碳等物質(zhì)的存在，都對(duì)鋁合金表面形成一定的腐蝕作用。

當(dāng)鋁合金零部件暴露在空氣中時(shí)所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)如下：2Al+3/2O2→Al2O3

當(dāng)鋁合金零部件處于水溶液環(huán)境中時(shí)所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

a. 陽(yáng)極反應(yīng)：Al-3e→Al3+

b. 陰極反應(yīng)：3H++3e→3/2H2

中性或堿性溶液：O2+2H2O+4e→4OH-

酸性溶液：O2+4H++4e→2H2O

2Al+3H2O→Al(OH)3+3/2H2

當(dāng)鋁合金材料處于不同PH值環(huán)境中時(shí)其存在的形式也是不一樣的。

a.當(dāng)4≤pH值≤8時(shí)，鋁的存在形式主要是Al2O3；

b.當(dāng)pH值＜4時(shí)，鋁的主要存在形式是Al3+；

c.當(dāng)pH值＞8時(shí)，鋁的主要存在形式則是偏鋁酸根離子[Al(OH)4]-。

通過上述分析可知，鋁合金經(jīng)過氧化后會(huì)形成雙層Al2O3保護(hù)膜，由于存在一些細(xì)小的孔隙，當(dāng)氧化膜表面附著有液體時(shí)，會(huì)通過孔隙滲入到鋁合金零部件內(nèi)部，在不同的pH值環(huán)境下會(huì)發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)，假如pH值＜4，鋁的主要存在形式是Al3+，鋁合金零部件就會(huì)被腐蝕；假如pH值＞8時(shí)，在堿性環(huán)境下鋁也會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的Al(OH)3和偏鋁酸根離子[Al(OH)4]-反應(yīng)，同樣會(huì)造成腐蝕。除這些因素外，鋁合金材料中也含有其他類型的金屬元素，這些金屬元素和鋁之間會(huì)形成第二相存在于基體中，而第二相與鋁之間會(huì)形成電位差，在這種狀況下就會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致鋁合金零部件出現(xiàn)局部腐蝕的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象也解釋了汽車鋁合金零部件為何會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕與晶界腐蝕。

四、汽車鋁合金材料的防腐蝕措施

1、鋁合金陽(yáng)極氧化形成氧化膜

將鋁合金材料放置在電解質(zhì)溶液中，然后對(duì)其通電，能夠?qū)崿F(xiàn)陽(yáng)極氧化。鋁合金在進(jìn)行陽(yáng)極氧化之后，鋁表面可以形成雙層結(jié)構(gòu)的膜，該膜具有一定的防腐蝕性。鋁合金氧化膜一般可以使用兩種方法實(shí)現(xiàn)，一種是化學(xué)方法，另外一種是電化學(xué)方法。其中，前一種方法得到的氧化膜性能較差，使用范圍不太廣泛；后一種方法使用陽(yáng)極氧化工藝形成膜，這種膜的性能較好，使用范圍廣泛得多。在得到雙層膜結(jié)構(gòu)的過程中，可以使用兩種方法，一種是直流電解法，另外一種是交流電解法。其中，使用得比較多的是交流電解法，使用該法更有利于膜的著色，同時(shí)可制備的功能性膜的范圍更廣。

2、著色或其他處理

鋁合金陽(yáng)極氧化著色這種防腐蝕處理工藝比較有特色。其中使用得較多的工藝是化學(xué)著色工藝和電解著色工藝。前一種工藝的成本較低，在日常用品中使用非常廣泛，在汽車儀表盤表面處理中有應(yīng)用。采用恰當(dāng)?shù)墓に?，能夠使汽車中多個(gè)部件的著色質(zhì)量滿足使用要求。后一種著色工藝的特點(diǎn)是，成本較低、顏色不容易褪，這種著色方法使用更為廣泛。

3、陽(yáng)極氧化膜的封閉

如前文所述，當(dāng)鋁合金陽(yáng)極氧化后，表面會(huì)生成多孔膜。這種膜的吸附性很強(qiáng)，會(huì)吸附一些有毒有害的物質(zhì)，從而使孔受到腐蝕或污染。為了進(jìn)一步提高鋁合金的防腐蝕功能，需要對(duì)多孔膜做封閉處理。氧化膜的封閉處理工藝通常有兩種，一種是熱封閉，另外一種是冷封閉。冷封閉處理工藝的原理是利用膜的水化溶解反應(yīng)以及再沉積反應(yīng)的性質(zhì)，Al2O3膜表面水解后生成填充物，從而使多孔膜得以封閉。后來，醋酸鎳封閉技術(shù)得到大范圍的使用，其封閉質(zhì)量較好。目前，溶膠凝膠法是最新開發(fā)的一種封孔方法，得到了更廣泛的使用。

4、激光技術(shù)

在激光技術(shù)飛速發(fā)展的過程中，通過激光對(duì)鋁合金材料進(jìn)行處理，可使鋁合金材料的性能得到提高。大量的實(shí)踐得出，激光硬化能夠使組織的顯微硬度得到提升，鋁合金材料的耐磨性和耐腐蝕性也得到增強(qiáng)。其原理是，通過激光表面硬化處理之后，基材表面的組織發(fā)生變化，新生成的組織具有更好的性能。但這種技術(shù)對(duì)于提高某些特殊性能，其效果不太明顯。

五、夢(mèng)能服務(wù)與支持

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夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

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