Forschung zur Rostschutztechnologie von Teilen aus druckgegossener Aluminiumlegierung für Kraftfahrzeuge

1 Einleitung

Mit der Entwicklung der Automobil-Leichtbautechnologie werden zunehmend Leichtbaumaterialien in Karosserien eingesetzt. Unter der Prämisse, die Leistung sicherzustellen, werden beispielsweise Nichtmetalle anstelle von Metallen und Metalle niedriger Dichte anstelle von Metallen hoher Dichte verwendet. Das Material vieler Teile des Autos wurde von Gusseisen durch eine Aluminiumdruckgusslegierung ersetzt, was die Qualität des Fahrzeugs verringert und dadurch den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen senkt. Teile aus Aluminiumdruckgusslegierungen sind jedoch unter natürlichen Bedingungen anfällig für Korrosion.

Einige Teile der Karosserie aus druckgegossener Aluminiumlegierung sind nicht durch Lackbeschichtungen geschützt. Beispielsweise korrodieren einige Aluminiumteile im Motorraum und am Fahrgestell, bevor das Fahrzeug verkauft wird. Obwohl es seine mechanischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt, beeinträchtigt es die optische Qualität erheblich und führt zu Verbraucherbeschwerden. Sogar behaupten. Derzeit gibt es nur wenige systematische und tiefgreifende Untersuchungen zum Korrosionsproblem von Aluminiumgussteilen, und der Mangel an geeigneter Rostschutztechnologie hat OEMs und Zulieferer von Aluminiumgussteilen geplagt. Basierend auf dem Korrosionsphänomen analysiert dieser Artikel systematisch die Ursachen von Korrosion und formuliert Rostschutzmaßnahmen für den gesamten Prozess der Forschung und Entwicklung von Druckgussteilen aus Aluminiumlegierungen, der Herstellung, der Lagerung und des Transports, der Montage, der Fahrzeugmontage, der Lagerung und des Transports und erstellt Betriebsdokumente und Unternehmensstandards. Nach der Umsetzung verschiedener Rostschutzmaßnahmen konnten Beschwerden aufgrund von Korrosion an Teilen aus Aluminiumdruckgusslegierungen beseitigt werden.

2. Korrosionsmechanismus

Es gibt drei Hauptgründe für Korrosion von Aluminiumgussteilen:

A. Nach dem Strahlen der Aluminiumteile ist der auf der Oberfläche gebildete Oxidfilm nicht dicht und kann das Grundmaterial nicht schützen.

B. Aluminiumelement und Al2O3 sind beide amphotere Substanzen und können chemisch mit Säuren und Basen reagieren (bei Reaktion mit Säure Al+HCl→AlCl3, Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O; bei Reaktion mit Alkali Al+KOH+H2O→ KAlO2, KAl2O3+2KOH→2KAlO2+H2O);

C. Aluminiumteile beschleunigen die Korrosion, wenn sie Wasser oder Staub ausgesetzt werden. Jedes Staubpartikel ist ein Korrosionskern. Die Staubstruktur ist locker und porös. Bei hoher Luftfeuchtigkeit im Sommer und Kondensation im Winter kann es leicht Feuchtigkeit, Sulfid, Chlorid usw. in der Luft absorbieren. Es bilden sich saure Stoffe, die zur Korrosion von Aluminiumteilen führen.

3. Analyse der wahren Ursache der Korrosion

Bevor Sie einen Rostschutzplan formulieren, müssen Sie zunächst die aktuellen Herstellungs-, Lagerungs-, Transport- und Montageprozesse von Teilen aus Aluminiumdruckgusslegierungen verstehen (Abbildung 1) und die Korrosionsrisiken im gesamten Prozess analysieren.

Wie aus Abbildung 1 hervorgeht, werden die Aluminiumgussteile während des gesamten Herstellungsprozesses keiner Rostschutzbehandlung unterzogen. Bei der Einzelstückreinigung, Verpackung, Einzelteillagerung und -transport, Montagelagerung und -transport, Komplettfahrzeuglagerung und -transport sowie der Wartung im Geschäft besteht Korrosionsgefahr. .

Beim Reinigungsprozess einzelner Aluminiumgussteile ist das gewählte Reinigungsmittel aufgrund der Kostenkontrolle durch Teilelieferanten und fehlender Rostschutztechnologie nicht für die Reinigung der Oberfläche von Aluminiumgussteilen geeignet, hat keine Rostschutzfunktion und beschleunigt die Korrosion von Aluminiumgussteilen. Prozessparameter wie Reinigungsmittelkonzentration und Wasserwechselzyklen werden nicht streng kontrolliert, was zu einer unvollständigen Reinigung des Trennmittels und zu Staub auf der Oberfläche der Aluminiumgussteile führt, was das Korrosionsrisiko erhöht.

Beim Spülvorgang einzelner Aluminiumgussteile wurde kein Rostschutzmittel hinzugefügt und die Teile wurden nicht getrocknet, wodurch Reinigungsmittel, Wasser und Staub auf der Oberfläche der Aluminiumteile zurückblieben und Korrosionskerne bildeten, was die Korrosion der Aluminiumteile beschleunigte.

Einzelteile und Baugruppen aus Aluminiumguss werden vor der Lagerung und dem Transport nicht mit Rostschutzmaterialien verpackt, was zu einem außer Kontrolle geratenen Rostschutz während der Lagerung und des Transports führt. Während der Regenzeit oder unter Schifffahrtsbedingungen ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass Korrosion auftritt. In Anbetracht der Transportkosten handelt es sich bei der Transportart hauptsächlich um den Seetransport. Die Rostschutzzeit beim Seetransport dauert länger. Der Seetransport zeichnet sich durch eine hohe Konzentration korrosiver Medien aus. Die Luft enthält Natriumchlorid, Kaliumchlorid und andere Stoffe. Zudem ist die Luftfeuchtigkeit auf See hoch. Aluminiumgussteile sind anfällig für Korrosion, und mit zunehmender Einwirkungszeit nimmt das Korrosionsphänomen allmählich zu.

Vor dem Verkauf des Fahrzeugs kann es vorkommen, dass manche Fahrzeuge längere Zeit im Freien geparkt oder über weite Strecken transportiert werden. Ohne Rostschutzmaßnahmen sind die Aluminiumgussteile anfällig für Korrosion. Nehmen wir als Beispiel Aluminiumteile im Motorbereich: Motorzylinderkopfabdeckungen, Kettenraumabdeckungen, Aufhängungen und andere Baugruppen aus Aluminiumguss neigen in einer relativ geschlossenen Umgebung eher zur Korrosion. Die von Temperatur- und Feuchtigkeitsrekordern während der Regenzeit in Nordchina aufgezeichneten Temperatur- und Feuchtigkeitskurven im Motorraum von Automobilen sind in den Abbildungen 2 und 3 dargestellt.

Wie aus Abbildung 3 ersichtlich ist, beträgt der maximale Bereich der relativen Luftfeuchtigkeit eines geparkten Fahrzeugs 70 % bis 100 % und der maximale Bereich der relativen Luftfeuchtigkeit beim Fahren 60 % bis 70 %. Bei längerem Abstellen im Freien ist die Korrosionsgefahr bei Fahrzeugen höher. Theoretische Analyse und praktische Überprüfung der Korrosionsbedingungen Die Situation ist genau die gleiche.

Nach dem Verkauf des Fahrzeugs steigt die Temperatur im Motorraum während der Fahrt auf über 90 °C. Gleichzeitig sinkt bei schneller Luftströmung die relative Luftfeuchtigkeit stark. In Abbildung 3 beträgt die relative Luftfeuchtigkeit im Motorraum nach dem Verkauf des Fahrzeugs bei normaler Nutzung mindestens 5 %. Die Korrosionsgefahr von Aluminiumteilen ist äußerst gering und die niedrigste relative Luftfeuchtigkeit im Motorraum eines im Freien geparkten Fahrzeugs liegt bei etwa 35 %. Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass die tatsächlichen Ursachen der Korrosion von Aluminiumgussteilen komplex sind und in mehreren Zusammenhängen auftreten. Es ist notwendig, einen vollständigen Rostschutzprozess zu formulieren und geeignete Rostschutzmaterialien auszuwählen, um Korrosion von Aluminiumgussteilen wirksam zu verhindern.

4. Rostschutzlösung

Nach einer systematischen Korrosionsursachenanalyse wurden für jeden Risikozusammenhang Rostschutzpläne formuliert und im Labor überprüft. Die Rostschutztechnologie wurde in alle Aspekte der Herstellung, Lagerung, des Transports und der Montage von Aluminiumgussteilen integriert.

4.1 Rostschutzmaterialien

Rostschutzmaterialien werden entsprechend der Art des Metalls, das sie schützen, in Rostschutzmaterialien aus Eisenmetall und Rostschutzmaterialien aus Nichteisenmetall unterteilt. Auf dem Markt erhältliche Rostschutzmaterialien verwenden häufig Wasser, Öl, Pulver, Papier und Kunststofffolie als Träger und fügen eine bestimmte Menge Korrosionsinhibitoren hinzu, um eine Rostschutzwirkung zu erzielen. Unterschiedliche Arten und Dosierungen von Korrosionsinhibitoren haben unterschiedliche Rostschutzwirkungen. Durch eine Reihe von Tests während des Zulassungsprozesses von Rostschutzmaterialien und Kompatibilitätstests zwischen Materialien wurden drei für Druckguss-Aluminiumlegierungen geeignete Rostschutzmaterialien aus mehr als 20 Arten von Rostschutzmaterialien in drei Kategorien herausgesucht (Tabelle 1). Einschließlich Reinigungsmittel, wasserbasierte Rostschutzmittel, Dampfphasen-Rostschutzfilme usw. Zu den wichtigsten Prüfpunkten gehören Rostschutz, Korrosivität, Dampfphasen-Rostschutztests usw.

Das Teststück aus Aluminiumguss nach der Reihe von Rostschutztests ist in Abbildung 4 dargestellt. Die Probe in Abbildung 4a zeigt eine große Anzahl weißer Korrosionsprodukte, die Probe in Abbildung 4b zeigt eine große Anzahl schwarzer Korrosionsprodukte und die Probe in Abbildung 4c ist intakt. Die tatsächliche Fahrzeugüberprüfung ist in Abbildung 5 dargestellt. In Abbildung 5a erscheinen große Mengen weißer Korrosionsprodukte auf dem Aluminiumguss und in Abbildung 5b ist der Aluminiumguss intakt. Durch die Auswahl geeigneter Rostschutzmaterialien wird sichergestellt, dass Aluminiumgussteile nicht korrodieren.

Durch die Zugabe von Reinigungsmitteln, wasserbasierten Rostschutzmitteln und Dampfphasen-Rostschutzmaterialien in der Einzelfertigungsphase, durch das Hinzufügen von Dampfphasen-Rostschutzverpackungen bei der Lagerung und beim Transport der Baugruppe und durch das Aufsprühen wasserbasierter Rostschutzmittel bei der Fahrzeugmontage, -lagerung und dem Transportprozess wird der Druckgussprozess eliminiert. Korrosionsprobleme von Teilen aus Aluminiumlegierungen.

Bild

4.2 Rostschutzverfahren

Im Vergleich zum Prozess in Abbildung 1 berücksichtigt der in Abbildung 6 dargestellte Prozess die Rostschutztechnologie von Aluminiumgussteilen vollständig. Bei der Herstellung der Einzelteile, der Montage der Baugruppe, der Fahrzeugmontage, der Lagerung und dem Transport wurden entsprechende Rostschutzmaßnahmen getroffen.

4.2.1 Einzelstückfertigung

Die Zugabe von 3 % schwach alkalischem Reinigungsmittel im Reinigungsprozess (siehe Tabelle 2 für die Leistung des Reinigungsmittels) kann das im Gussprozess verbleibende Trennmittel effektiv entfernen und Korrosionsprobleme verhindern, die durch das auf der Oberfläche von Druckgussteilen aus Aluminiumlegierung verbleibende Trennmittel verursacht werden.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, haben saure Reinigungsmittel eine gewisse korrosive Wirkung auf die Oberfläche von Teilen aus Aluminiumdruckgusslegierungen und beeinträchtigen leicht das Aussehen der Teile aus Aluminiumguss. Das schwach alkalische Reinigungsmittel weist eine hervorragende Leistung auf und entspricht den technischen Spezifikationen. Beim Spülvorgang werden 3 % wasserbasiertes Rostschutzmittel zugesetzt (Leistung des wasserbasierten Rostschutzmittels siehe Tabelle 3), d. h. die Aluminiumgussteile werden gleichzeitig mit dem Spülen rostfrei, so dass die Aluminiumteile ohne Verlängerung des Prozesses rostfrei gemacht werden können. Auf der Oberfläche bildet sich ein Rostschutzfilm, der die Größe und das Aussehen der Aluminiumteile nicht beeinträchtigt und Korrosionsprobleme vor dem Verpacken verhindert.

Bild Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, erfüllt das wasserbasierte Rostschutzmittel A die technischen Spezifikationen und kann sicherstellen, dass die Aluminiumgussteile vor der Rostschutzverpackung nicht unter Korrosionsproblemen leiden. Nachdem das Spülen und der Rostschutz abgeschlossen sind, wird ein Trocknungsprozess hinzugefügt. Der Zweck besteht darin, die Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Aluminiumteile, also in den Spaltrillen, effektiv zu entfernen. Zunächst kommt das automatische Linienbacken zum Einsatz, anschließend werden die Rillen und Lücken mit sauberer Druckluft gespült. Nachdem die Aluminiumgussteile vollständig getrocknet sind, wird die relative Luftfeuchtigkeit im Inneren der rostfreien Verpackung bei Raumtemperatur von 80 % auf 30 % reduziert, wodurch die Korrosionsgefahr aufgrund der hohen relativen Luftfeuchtigkeit im Inneren der Verpackung wirksam verringert wird.

Bei der einteiligen Verpackung werden gewöhnliche Kunststofffolien überflüssig und es werden dampfphasenbeständige, rostfreie Verpackungsmaterialien verwendet. Die Dampfphasen-Rostschutzverpackungsmaterialien geben kontinuierlich Dampfkorrosionshemmer (Volatile Corrosion Inhibitor, VCI) in das Innere der Verpackung ab, wodurch Korrosion während der Lagerung und des Transports von Teilen wirksam verhindert wird (Tabelle 4) und eine bessere Rostschutzwirkung auf Teile mit komplexer Struktur aufweist. Die Rostschutzdauer kann im Allgemeinen mehr als 3 Monate betragen.

Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, dass nach dem Verpacken der Aluminiumgussteile mit einer Dampfphasen-Rostschutzfolie kein Korrosionsproblem auf der Oberfläche auftritt, nachdem sie drei Monate lang im natürlichen Zustand belassen wurden. Bei der Verwendung gewöhnlicher Kunststofffolien treten offensichtlich Korrosionsprobleme auf.

4.2.2 Montagemontage

Genauso wie die einteilige Dampfphasen-Rostschutzverpackung ist auch die zusammengebaute Aluminiumbaugruppe in einer Dampfphasen-Rostschutzverpackung verpackt. Bei größeren Baugruppen (z. B. Motorbaugruppen) muss der Verpackung eine bestimmte Menge Trockenmittel beigefügt werden, um sicherzustellen, dass die relative Luftfeuchtigkeit auf einem niedrigen Niveau bleibt. Stellen Sie den Dampfphasen-Rostschutzbeutel in die Form einer einseitig verschließbaren Duschhaube (Abbildung 7) und führen Sie eine lokale Rostschutzverpackung für Bereiche mit Aluminiumgussteilen durch. Lokaler Dampfphasen-Rostschutz hat drei Vorteile: Erstens ist der lokale Rostschutz gezielter und reduziert den Verbrauch von Rostschutzmaterialien. Zweitens ist das Verpackungsvolumen klein und einfach zu bedienen. Drittens kann der Rostschutzbeutel mit geschlossener Öffnung das Austreten von Dampfphasen-Korrosionsinhibitor wirksam verhindern und eine ausreichende Rostschutzzeit gewährleisten. Vergleichende Testergebnisse belegen, dass lokale Rostschutzmaßnahmen wirksam sind.

Bild

4.2.3 Fahrzeugmontage, Lagerung und Transport

Um zu verhindern, dass das gesamte Fahrzeug nach der Montage längere Zeit im Freien gelagert wird, ist es erforderlich, wasserbasiertes Rostschutzmittel auf die entsprechenden Aluminiumgussteile zu sprühen, bevor das gesamte Fahrzeug vom Fließband zusammengebaut wird, nachdem es den Parkplatz im Freien betreten hat und bevor es im 4S-Store zum Verkauf ankommt, um sicherzustellen, dass die Aluminiumgussteile des gesamten Fahrzeugs vor dem Verkauf frei von Korrosion sind. Nachdem die Rostschutzmaßnahmen umgesetzt wurden, traten durch die Verfolgung der Lagerung und des Transports von 1.000 kompletten Fahrzeugen in China keine Korrosionsprobleme bei Teilen aus Aluminiumdruckguss auf und die Maßnahmen wurden als wirksam verifiziert. Nach der Auslieferung des Fahrzeugs an den Benutzer sind die Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Motorraum aufgrund des häufigen Startens und Fahrens nicht kontinuierlich hoch und es treten keine Korrosionsprobleme bei Teilen aus Aluminiumdruckguss auf.

4.2.4 Sonstiges

Aufgrund des Korrosionsmechanismus von Aluminiumgussteilen ist es bei allen Aspekten der Herstellung, Lagerung, des Transports und der Montage von Aluminiumgussteilen verboten, Aluminiumteile mit bloßen Händen zu berühren. Vermeiden Sie den Kontakt verschwitzter Hände (die Milchsäure enthalten) mit Aluminiumteilen; Vermeiden Sie Regen und Staub und ergreifen Sie so früh wie möglich vorbeugende Maßnahmen. Rostverpackung und sonstige Verarbeitung.

5. Fazit

Dieser Artikel führt eine eingehende Untersuchung des Korrosionsmechanismus, der Korrosionsursachen, der Rostschutzmaterialien und -prozesse von Teilen aus Aluminiumdruckgusslegierungen durch und fügt jedem relevanten Prozess entsprechende Rostschutzmaßnahmen hinzu, um den Zweck des Rostschutzes zu erreichen. Allerdings ist der Rostschutzvorgang kompliziert und für die Produktionskontrolle nicht förderlich. In Zukunft sollten wir vom Aluminiumdruckguss-Legierungsmaterial selbst ausgehen und Aluminiumdruckguss-Legierungsmaterialien mit höherer Korrosionsbeständigkeit entwickeln, um das Korrosionsproblem von Aluminiumdruckguss-Legierungsteilen von der Grundursache zu beseitigen.