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汽车铝合金材料的防腐蚀性能探究

日期:2017年11月20日

《信息记录材料》杂志社官方网站    (论文发表)www.xxjlclzzs.com(论文发表)   论文发表于 《信息记录材料》杂志社

 


汽车铝合金材料的防腐蚀性能探究

黄奕澳  

武汉市第十一中学 湖北武汉430030

摘要:汽车零部件通过采用轻质新型材料可使汽车整车的重量降低。大量的实践证明,铝合金材料在防腐蚀方面的性能要比复合材料好。在汽车中大量使用铝合金材料后,车身重量减小,从而实现节能减排,而且铝合金材料的使用能够提高汽车的平衡度和舒适度。铝合金材料在长时间使用过程中,防腐蚀性能较强。本文首先对铝合金与汽车轻量化以及铝合金的性能优势进行了分析,然后对汽车铝合金材料的防腐蚀性能从多个方面进行了探究。

关键词:汽车;铝合金材料;轻量化;防腐蚀

前言

当今时代,汽车工业飞速发展,国家大力提倡环境保护和节能减排,汽车轻量化是一个大趋势。在汽车轻量化的过程中,铝合金材料的优势被充分挖掘,实现了对车身结构进行优化和改造。汽车轻量化后,车身重量更轻,发动机和底盘质量更小。但使汽车轻量化的同时,仍然需要保障其基本的功能,从而使节能环保得以实现。

1.铝合金材料的优势

在人类使用的金属材料种类中,铝的数量排名第二。尤其是在交通运输行业,铝的消耗量较高,达到了总数的三分之一左右,其中使用的铝大部分用来生产汽车。近三十年来,在汽车生产制造的过程中,逐渐开始使用轻型材料,其中使用较多的就是铝合金材料,很多部位的钢材可以使用铝合金材料进行替代。汽车零部件中,车身和发动机等部位使用铝合金材料的频率较高。

铝合金材料密度在2.7g/cm3左右,,钢铁材料密度在7.8 g/cm3左右,铝合金材料密度仅接近钢铁材料的三分之一。在使用铝合金材料代替钢和铜之后,发动机的重量减轻幅度达到了三分之一左右,汽车的总重量减小了五分之一,从而使燃料费用得到降低。

另外,当汽车报废之后,其车体的铝合金材料可较为容易地进行回收。通过对铝合金材料的回收使用和重新加工,可以使资源得到节约,降低人们的生活成本,符合国家提倡的循环经济的方针。

铝合金材料比其他材料的性价比要高,其具有一定的价格优势。

2.铝合金材料与汽车轻量化

在汽车工业发展趋势中,轻量化课题变得越来越重要。其中,轻量化需要在基于汽车品质和功能不下降的前提下进行,不仅使汽车零部件质量尽可能小从而实现节能减排,除此之外,还需要满足输出功率、低噪声及低震动方面较高的要求。另外,汽车的舒适性和可靠性,价格在市场上的可接受程度都需要考虑在内,这样才能使汽车产品在商业竞争之中处于不败之地。

在汽车轻量化的过程中,铝合金材料完全可以满足汽车轻量化对材料的性能要求,同时可实现较低的汽车生产成本,因此铝合金材料在汽车轻量化过程中的作用是不言而喻的。

汽车零部件采用铝合金材料实现轻量化后,可以降低系统重量。根据物理理论,汽车中的各个部件之间的质量存在一定的关系。比如,如果发动机部分材料采用铝合金材料后,发动机质量会减小,那么汽车的底盘的质量也随之可以减小。当车身零部件质量变小时,支撑它的车轮负载也会降低。在平衡系统中,某部位重量如果降低10%,那么整个系统质量可降低20%以上。

在采用铝合金材料对汽车实现轻量化之后,车辆在行驶过程中车身各方面的阻力会有所减小,从而油耗也会降低。通过发动机的轻量化,对汽车前轮的荷重进行分担,驾驶员操作汽车的稳定性也会提升。

3.汽车铝合金材料的防腐蚀

3.1铝合金阳极氧化形成氧化膜

     将铝合金材料放置在电解质溶液中,然后对其通电,能够实现阳极氧化。铝合金在进行阳极氧化之后,铝表面可以形成双层结构的膜,该膜具有一定的防腐蚀性。铝合金氧化膜一般可以使用两种方法实现,一种是化学方法,另外一种是电化学方法。其中,前一种方法得到的氧化膜性能较差,使用范围不太广泛。后一种方法使用阳极氧化工艺形成膜,这种膜的性能较好,使用范围广泛得多。在得到双层膜结构的过程中,可以使用两种方法,一种是直流电解法,另外一种是交流电解法。其中,使用得比较多的是交流电解法,使用该法更有利于膜的着色,同时可制备的功能性膜的范围更广。

3.2着色或其它处理

     铝合金阳极氧化着色这种防腐蚀处理工艺比较有特色。其中使用得较多的工艺是化学着色工艺和电解着色工艺。前一种工艺的成本较低,在日常用品中使用非常广泛,在汽车仪表盘表面处理中有应用。采用恰当的工艺,能够使汽车中多个部件的着色质量满足使用要求。后一种着色工艺的特点是,成本较低、颜色不容易褪,这种着色方法使用更为广泛。

3.3阳极氧化膜的封闭

如前文所述,当铝合金阳极氧化后,表面会生成多孔膜。这种膜的吸附性很强,会吸附一些有毒有害的物质,从而使孔受到腐蚀或污染。为了进一步提高铝合金的防腐蚀功能,需要对多孔膜做封闭处理。氧化膜的封闭处理工艺通常有两种,一种是热封闭,另外一种是冷封闭。冷封闭处理工艺的原理是利用膜的水化溶解反应以及再沉积反应的性质,Al2O3膜表面水解后生成填充物,从而使多孔膜得以封闭。后来,醋酸镍封闭技术得到大范围的使用,其封闭质量较好。目前,溶胶凝胶法是最新开发的一种封孔方法,得到了更广泛的使用。

3.4激光技术

     在激光技术飞速发展的过程中,通过激光对铝合金材料进行处理,可使铝合金材料的性能得到提高。大量的实践得出,激光硬化能够使组织的显微硬度得到提升,铝合金材料的耐磨性和耐腐蚀性也得到增强。其原理是,通过激光表面硬化处理之后,基材表面的组织发生变化,新生成的组织具有更好的性能。但这种技术对于提高某些特殊性能,其效果不太明显。

4.结语

在汽车的生产制造的过程中,铝合金材料得到了越来越广泛的应用,对铝合金材料的防腐蚀功能研究是一项重要的命题。本文对汽车铝合金材料的防腐蚀从多个角度进行了分析,以供大家参考。

参考文献

[1]王丽, 黎学明, 吴有恒, 等. 铝合金无铬化学氧化研究进展[J]. 广西轻工业, 2010 8): 222331.

[2]周和荣, 李晓刚, 董超芳. 铝合金及其氧化膜大气腐蚀行为与机理研究进展[J].装备环境工程, 20063 1): 19.

[3]郭增昌, 王云芳, 王汝敏. 航空铝合金防腐保护研究进展[J].材料导报, 200519 9): 7175.



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论文发表于《信息记录材料》

《信息记录材料》编辑部

2017-11-20



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