汽車是集機械、電器、防腐、裝飾、材料磨損技術為一體的高科技產品，如果不能有效地解決汽車防腐、裝飾及磨損問題，對汽車工業將有一定的影響。本文從表面技術的角度，談談電鍍技術在汽車工業的應用情況及發展動態。 1、電鍍技術在現代汽車的應用 活塞、活塞環、連桿是汽車發動機三大運動部件，其摩擦損失約占發動機全部損失的40~50%。減輕活塞、活塞環、連桿的重量，改善其摩擦環境，對降低發動機振動、噪音、減少油耗都有巨大的意義。 以往的活塞不進行任何表面處理或只是進行化學浸錫(形成初期磨合層); 活塞環采用鍍鉻、磷化;連桿只有連桿螺栓進行氧化處理; 連桿上的軸瓦采用電鍍Pb―Sn二元合金及電鍍Sn處理。 這些電鍍層已不能滿足現代發動機高速、高功率化、緊湊化及EGR技術發展的需要。 ① 活塞 日本近期研制的AC8A高硅鋁合金活塞，與傳統活塞相比，這種活塞縮短了活塞頂面與連桿銷之間的高度，減少了圍裙的面積與壁厚，將三道環槽改為二道環槽，而且減少了環槽的寬度，從而減輕了系統的重量，減少了摩擦損失。 然而也帶來了一些負面影響：系統的散熱條件惡化，易引起活塞環與環槽之間燒損膠合，活塞頂部產生熱龜裂;起導向作用的活塞圍裙，由于面積的縮小，與缸壁的摩擦壓力增大，潤滑條件變差，易造成振動、噪音、摩擦損失增大。 傳統的鍍錫工藝，對初期磨合有著很大的作用，但鍍錫層很快就磨沒了，不能長久改善摩擦環境。 采取的對策： *在第一道環槽以上部位進行硬質氧化處理。氧化膜的硬度與厚度根據活塞排氣量不同有所不同，一般為30～90µm、HV350左右; *活塞圍裙多采用MD、MPC工藝處理。采用高壓空氣噴涂MoS2微粉(ø11µ)處理(MPC)的效果最佳。 其原因包括：活塞表面受到MoS2微粒的高速沖擊，表面微觀面貌發生變化，形成油膜層;活塞表面受到高速微粒的沖擊，溫度升高有利于MoS2向基體擴散，因此具有持久的潤滑效果;該處理工藝還具有成本低、無污染、不改變尺寸等優點。 活塞環表面處理 文獻介紹降低活塞環摩擦力40%，即可降低中低速燃料費7%�，F代發動機的第一道環多采用高強度不銹鋼，表面進行氮化熱處理，繼而再鍍上一薄層Ni-Co-P-Si3Ni4復合鍍層。 鍍層中增加Si3Ni4含量，環的耐磨性提高，對缸套的磨損量增加;鍍層中增加Co含量，可減少對缸套的磨損量;鍍層中增加P含量，鍍層的硬度和脆性增加，可減少對缸套的膠合。 此外，活塞環還可以采用PVD方法涂復CrN或TiN，或在鍍鉻表面上犁溝，在溝中噴涂陶瓷工藝。
 ② 連桿 一汽二發廠根據美國技術標準，在生產中利用電鍍技術(修復鍍銅)修復內孔加工尺寸超差的連桿。 這種修復鍍銅必須使用氰化物鍍液，且鍍層只限于內孔，整個電鍍過程必須確保無滲氫發生。 ③ 軸瓦 為了防止鍍層中的Sn向基體熱擴散形成脆性相，在大功率發動機的軸瓦上，需要在基體上加鍍一層鎳柵，采用電鍍Pb―Sn―Cu三元合金代替Pb―Sn二元合金鍍層。 ④ 進、排氣閥 進、排氣閥的摩擦損失約占發動機能量損失的2%。減少損失的措施：縮小進、排氣閥的結構尺寸，使用輕質材料。 例如采用鈦合金代替耐熱鋼。工作在750°C高溫下，又有發動機排出氣體中鱗屑的摩擦，鈦質排氣閥會發生激烈的氧化，必須進行表面處理，通常采用噴鉬、鹽浴爐滲氮處理。 最近引人注目的處理方法為等離子體滲炭處理，該工藝對環境影響小，表面形成的TiC硬化層比耐熱鋼鹽浴爐處理的滲氮層深50µm，硬度達到HV700，耐氧化、耐磨性與耐熱鋼氣閥一樣，處理成本比鹽浴爐處理貴一些。 ⑤ 排氣筒、消音器 安裝在汽車底盤部位的排氣系統既受到路面泥漿、砂石的沖擊等環境腐蝕，又要經受400°C以上高溫廢氣的沖刷和氧化腐蝕，工作環境十分惡劣。 排氣系統的材料多選用不銹鋼、熱鍍鋁板。在工作使用過程中，鍍鋁板經常發生鍍層發黑、銹蝕現象。 整車耐蝕試驗40個循環有5級腐蝕發生，耐蝕性不及不銹鋼。熱鍍鋁中加入硅元素，可抑制鐵鋁合金層的生長，改善加工性能。熱鍍鋁板的使用壽命，與鍍層的厚度、成型工藝、工作溫度有關。 ⑥ 減振器連桿 過去減振器連桿采用電鍍普通硬鉻工藝，耐蝕性不能滿足要求。 目前普遍采用HEEF25微裂紋鍍鉻工藝，鍍層厚度有20±5µ;與10±3µ不同規格，一般要求裂紋數400～600條/厘米，對保證減振器連桿耐蝕性及潤滑性有積極的作用。 該工藝中電流密度對鍍鉻層的微裂紋數、裂紋形態及滲氫量都有明顯關系。一般控制在58A/dm2為佳。筒狀陽極的設計及鍍后的拋光對質量都有影響。 2、汽車裝飾件 現代汽車的裝飾件多采用塑料件。高檔汽車塑料裝飾電鍍件要求的耐蝕性、抗熱振性、裝飾性都是極高的。 大眾公司TL―VW528/B標準規定：Cu≥20µm，Ni≥10µm，Crmc=0.8µm或Crmp=0.5µm; 通過CASS試驗48h;溫度交變試驗通過3個循環; 整個表面必須具有一個均勻的高度光亮的外觀，即在偌大的裝飾電鍍表面不允許有一個細小的缺陷存在。 ① 汽車塑料件裝飾 電鍍是一項系統工程，從產品的設計、使用塑料的材質、注塑工藝及模具的工況到電鍍工藝、卡具的工況等每個環節都會影響電鍍的品質。 國外企業十分注重塑料件裝飾電鍍的系統管理，加之設備自動化程度高、管理水平先進，因此無論是電鍍的品質，還是及格率都比國內企業高。 國內汽車塑料件裝飾電鍍基本是外委加工，前后工序各自為政，這種管理模式必然造成電鍍質量不穩定。 ② 電鍍級塑料新品種 塑料的品質對電鍍性能影響很大，有些塑料根本不能電鍍，有些與鍍層的結合力很差;有些耐老化性差在使用中變形，造成鍍層起泡、剝落。 ABS塑料是一種廣泛用于電鍍的塑料，因為ABS塑料中的B組分(丁二烯)可溶于電鍍的粗化液中，使塑料表面呈微孔狀，具有親水性，通過“鈕扣”效應，獲得結合力良好的電鍍層。 然而B組分的含量、分布形態、形狀，對ABS電鍍的效果影響很大。 日本最近研究用乙烯―丙烯樹脂與丙烯酸酯樹脂混用，取代ABS塑料中的B組分。該塑料具有良好的注塑性能、電鍍性能及與AES和AAS塑料相同的耐候性，已用于汽車大型零件上。 3、電鍍工藝 ① FUTUROU工藝 目前汽車塑料件電鍍多采用FUTUROU工藝，例如上海延鋒內飾件公司即采用該項工藝電鍍桑塔納轎車的塑料電鍍件，其最大的優點是：省去化學鍍工藝，使體系的穩定性提高。 由于FUTUROU工藝采用錫置換銅形成的導電膜，膜層厚比化學鍍膜薄很多，減少了導電膜中雜質的夾雜，提高了鍍膜的裝飾性，但生產成本要比常規塑料工藝貴些。 ② 防腐性電鍍 在汽車零件防腐性電鍍領域中，一批防腐性能更高，對環境污染小的新工藝，如達克羅、Zn―Ni、Zn―Fe、Zn―Co合金等電鍍技術，開始進入汽車零件防腐性電鍍領域，而且有不斷擴大的趨勢。 奔馳、寶馬、林肯、等高檔轎車的塑料前格柵、裝飾條、標牌等飾件耐候、亮麗的外表是通過防腐裝飾性電鍍獲得的。 但是，目前國內外汽車零件防腐性電鍍領域中，鍍鋅工藝依然是主體，其主要原因是新工藝的生產管理比較復雜，成本較高。 國外最近開始研究的電鍍Zn―Mn合金工藝，Zn―Mn合金鍍層無須鈍化即有良好的耐蝕性，對改善環境污染，提高鍍鋅質量很有意義。 目前，一汽集團防腐性電鍍工藝的工作，并已取得初步成果：研制開發的工藝具有較好的環境適應性、良好的深鍍能力，鍍層光亮，(樣片)耐蝕性通過NSS試驗白色腐蝕時間480小時;通過120°C X1H熱沖擊后NSS試驗白色腐蝕時間180小時;初步估算成本基本與鍍鋅持平。 ③ 鎂合金表面處理工藝 鎂合金由于質量輕，比強度大等優點，最近在汽車行業的應用發展迅速。但鎂合金化學性質活潑，易氧化腐蝕，必須進行表面處理。 4、中國汽車電鍍未來發展方向 擺在中國電鍍工作者面前的一項緊迫任務是，改變過去忽視生態環境，單純追求高性能、高附加值的發展道路; 要根據企業的經濟環境，制定一套切實可行、最合理的性價比的電鍍技術發展方案。 建議包括： *盡快建立汽車行業電鍍專業信息平臺，為汽車產品表面處理設計提供依據; *建立汽車零件電鍍質量用戶信息(包括設計試驗產品、生產產品)反饋檔案。及時對反饋信息作出技術分析，提出改進建議或立題研究; *重視無公害電鍍的研究與應用; *重點研究1～2項確對汽車產品性能有較大影響的電鍍工藝。 利用國外技術的引進、吸收、推廣工作，使國內汽車產品的表面處理質量與國際接軌。 |
