Исследование антикоррозионной технологии автомобильных деталей из литых под давлением алюминиевых сплавов

1. Введение

С развитием технологий облегчения автомобилей в кузовах автомобилей все чаще используются легкие материалы. Например, с целью обеспечения производительности неметаллы используются для замены металлов, а металлы с низкой плотностью используются для замены металлов с высокой плотностью. Материал многих деталей автомобиля был заменен с чугуна на литой алюминиевый сплав, что снижает качество автомобиля, тем самым снижая расход топлива и выбросы. Однако детали из литых под давлением алюминиевых сплавов склонны к коррозии в естественных условиях.

Некоторые отлитые под давлением детали корпуса из алюминиевого сплава не защищены лакокрасочным покрытием. Например, некоторые алюминиевые детали внутри моторного отсека и на шасси подвергнутся коррозии еще до продажи автомобиля. Хоть это и не влияет на его механические свойства, но серьезно ухудшает качество внешнего вида и приводит к жалобам потребителей. Даже претензия. В настоящее время систематических углубленных исследований по проблеме коррозии алюминиевых отливок мало, а отсутствие подходящей антикоррозийной технологии беспокоит OEM-производителей и поставщиков деталей для алюминиевого литья. На основе явления коррозии в этой статье систематически анализируются причины коррозии и формулируются меры по борьбе с ржавчиной на протяжении всего процесса исследований и разработок деталей из литых под давлением алюминиевых сплавов, производства, хранения и транспортировки, сборки сборки, сборки транспортных средств, хранения и хранения. перевозки, формирует эксплуатационные документы и корпоративные стандарты. После проведения различных антикоррозийных мероприятий жалобы, вызванные коррозией литых под давлением деталей из алюминиевых сплавов, были устранены.

2. Механизм коррозии

Выделяют три основные причины коррозии алюминиевых отливок:

а. После дробеструйной обработки алюминиевых деталей образующаяся на поверхности оксидная пленка не является плотной и не может защитить основной материал;

б. Элемент алюминий и Al2O3 являются амфотерными веществами и могут химически реагировать с кислотами и основаниями (при реакции с кислотой Al+HCl→AlCl3, Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O; при реакции со щелочью Al+KOH+H2O→ KAlO2, KAl2O3). +2KOH→2KAlO2+H2O);

в. Алюминиевые детали ускоряют коррозию при воздействии воды или пыли. Каждая частица пыли – это очаг коррозии. Структура пыли рыхлая и пористая. Легко поглощать влагу, сульфиды, хлориды и т. д. из воздуха при высокой влажности летом и конденсации зимой. Образуются кислотные вещества, вызывающие коррозию алюминиевых деталей.

3. Анализ истинной причины коррозии

Прежде чем разрабатывать план предотвращения ржавчины, вы должны сначала понять текущие процессы производства, хранения, транспортировки и сборки деталей из литых под давлением алюминиевых сплавов (рис. 1) и проанализировать риски коррозии во всем процессе.

Как видно из рисунка 1, в течение всего производственного процесса литые алюминиевые детали не подвергаются антикоррозийной обработке. Существует риск коррозии при очистке, упаковке, хранении и транспортировке отдельных частей, сборочном хранении и транспортировке, хранении и транспортировке всего транспортного средства, а также обслуживании в магазине. .

В процессе очистки цельных литых алюминиевых деталей из-за контроля затрат со стороны поставщиков деталей и отсутствия антикоррозионной технологии выбранное чистящее средство не подходит для очистки поверхности литых алюминиевых деталей, не имеет антикоррозионной функции и не будет ускоряют коррозию литых алюминиевых деталей. Параметры процесса, такие как концентрация чистящего средства и циклы замены воды, строго не контролируются, что приводит к неполной очистке разделительного средства и пыли на поверхности алюминиевых отливок, что увеличивает риск коррозии.

В процессе промывки цельнолитых алюминиевых деталей не добавлялось антикоррозионное средство, и детали не сушились, в результате чего чистящее средство, вода и пыль оставались на поверхности алюминиевых деталей, образуя коррозионные ядра, ускоряя коррозию деталей. алюминиевые детали.

Отдельные детали и узлы из литого алюминия не упаковываются антикоррозионными материалами перед хранением и транспортировкой, что приводит к выходу из-под контроля ржавчины при хранении и транспортировке. Коррозия более вероятна в сезон дождей или в условиях транспортировки. Учитывая стоимость перевозки, вид транспорта в основном морской. Антикоррозийный период морской перевозки занимает больше времени. Морской транспорт характеризуется высокой концентрацией агрессивных сред. В воздухе содержится хлорид натрия, хлорид калия и другие вещества. Кроме того, влажность в море высокая. Детали из литого алюминия склонны к коррозии, и по мере увеличения времени воздействия явление коррозии постепенно усиливается.

До продажи автомобиля некоторые автомобили могут длительное время находиться на открытой стоянке или перевозиться на большие расстояния. Без принятия антикоррозионных мер литые алюминиевые детали подвержены коррозии. Если взять в качестве примера алюминиевые детали в области двигателя, то литые алюминиевые крышки головки блока цилиндров двигателя, крышки отсека цепей зажигания, подвеска и другие узлы с большей вероятностью подвергаются коррозии в относительно закрытой среде. Кривые температуры и влажности в моторном отсеке автомобилей, зафиксированные самописцами температуры и влажности в сезон дождей на севере Китая, представлены на рисунках 2 и 3.

 

Как видно из рисунка 3, максимальный диапазон относительной влажности припаркованного автомобиля составляет 70–100 %, а максимальный диапазон относительной влажности во время движения составляет 60–70 %. Риск коррозии транспортных средств при длительной стоянке на открытом воздухе выше. Теоретический анализ и практическая проверка условий коррозии. Ситуация точно такая же.

После продажи автомобиля температура в моторном отсеке во время движения будет превышать 90°C. В то же время, сопровождающееся быстрым потоком воздуха, относительная влажность резко падает. На рисунке 3 после продажи автомобиля относительная влажность в моторном отсеке при нормальной эксплуатации составляет не менее 5%. , риск коррозии алюминиевых деталей крайне низок, а наименьшая относительная влажность в моторном отсеке автомобиля, припаркованного на открытом воздухе, составляет около 35%. Из приведенного выше анализа видно, что реальные причины коррозии алюминиевых отливок сложны и происходят во многих звеньях. Необходимо разработать полный антикоррозийный процесс и выбрать подходящие антикоррозийные материалы для эффективного предотвращения коррозии алюминиевых отливок.

4. Антикоррозийное решение

После систематического анализа причин коррозии были сформулированы планы борьбы с ржавчиной для каждого звена риска и проверены в лаборатории. Антикоррозионная технология была интегрирована во все аспекты производства, хранения, транспортировки и сборки алюминиевого литья.

4.1 Антикоррозийные материалы

Антикоррозийные материалы делятся на антикоррозийные материалы из черных металлов и антикоррозионные материалы из цветных металлов в зависимости от типа металла, который они защищают. В антикоррозионных материалах, представленных на рынке, в качестве носителей часто используются вода, масло, порошок, бумага и пластиковая пленка, а также добавляется определенное количество ингибиторов коррозии для достижения антикоррозийного эффекта. Различные типы и дозировки ингибиторов коррозии обладают разным антикоррозионным действием. Посредством серии испытаний в процессе утверждения антикоррозионных материалов и испытаний на совместимость между материалами из более чем 20 типов антикоррозийных материалов в 3 категориях были отобраны 3 антикоррозийных материала, подходящих для литых под давлением алюминиевых сплавов (таблица 1). Включая чистящие средства, антикоррозионные средства на водной основе, антикоррозионные пленки в паровой фазе и т. д. Основные тесты включают в себя предотвращение ржавчины, коррозионную активность, антикоррозийные испытания в паровой фазе и т. д.

Образец для испытаний из литого алюминия после серии антикоррозионных испытаний показан на рисунке 4. Образец на рисунке 4a показывает большое количество белых продуктов коррозии, образец на рисунке 4b показывает большое количество продуктов коррозии с черными пятнами, а образец на рисунке 4b показывает большое количество продуктов коррозии в виде черных пятен. образец на рисунке 4c не поврежден. Реальная проверка автомобиля показана на рисунке 5. На рисунке 5а на алюминиевой отливке появляется большое количество белых продуктов коррозии, а на рисунке 5б алюминиевая отливка цела. Выбор подходящих антикоррозионных материалов гарантирует, что алюминиевые отливки не будут подвергаться коррозии.

Путем добавления чистящих средств, антикоррозийных средств на водной основе и парофазных антикоррозионных материалов на этапе производства единичных изделий, добавления парофазной антикоррозионной упаковки при сборочном хранении и транспортировке, а также распыления антикоррозийных средств на водной основе. агентов в процессе сборки, хранения и транспортировки автомобиля, исключается процесс литья под давлением. Проблемы коррозии деталей из алюминиевых сплавов.

картина

4.2 Процесс защиты от ржавчины

По сравнению с процессом, показанным на рисунке 1, процесс, показанный на рисунке 6, полностью учитывает антикоррозионную технологию алюминиевых отливок. Введены соответствующие антикоррозийные мероприятия при изготовлении отдельных деталей, сборке узла, сборке автомобиля, хранении и транспортировке.

4.2.1 Производство единичных изделий

Добавление 3% слабого щелочного чистящего средства в процесс очистки (эффективность чистящего средства см. в Таблице 2) позволяет эффективно удалить разделительный состав, оставшийся в процессе литья, и предотвратить проблемы с коррозией, вызванные тем, что разделительный состав остается на поверхности литого под давлением алюминиевого сплава. части.

Как видно из таблицы 2, кислотные чистящие средства оказывают определенное коррозионное воздействие на поверхность литых под давлением деталей из алюминиевых сплавов и незначительно влияют на внешний вид литых алюминиевых деталей. Слабощелочное чистящее средство обладает отличными эксплуатационными характеристиками и соответствует техническим характеристикам. В процессе промывки добавляется 3% антикоррозионного средства на водной основе (эффективность антикоррозионного средства на водной основе см. в Таблице 3), то есть литые алюминиевые детали защищаются от ржавчины одновременно с промывкой. , так что алюминиевые детали можно сделать нержавеющими без увеличения продолжительности процесса. На поверхности образуется антикоррозионная пленка, которая не влияет на размер и внешний вид алюминиевых деталей и предотвращает проблемы с коррозией перед упаковкой.

Изображение Как видно из Таблицы 3, антикоррозийный агент А на водной основе соответствует техническим характеристикам и может гарантировать, что детали из литого алюминия не будут подвержены проблемам коррозии перед упаковкой для защиты от ржавчины. После завершения промывки и предотвращения ржавчины добавляется процесс сушки. Целью является эффективное удаление влаги с поверхности алюминиевых деталей, то есть в канавках зазора. Сначала применяется автоматический обжиг линии, а затем продуваются пазы и зазоры чистым сжатым воздухом. После полного высыхания алюминиевых отливок относительная влажность внутри нержавеющей упаковки снижается с 80% до 30% при комнатной температуре, что эффективно снижает риск коррозии из-за высокой относительной влажности внутри упаковки.

Цельная упаковка исключает использование обычных пластиковых пленок и использует парофазные антикоррозийные упаковочные материалы. Парофазные антикоррозионные упаковочные материалы непрерывно выделяют ингибитор коррозии в паровой фазе (летучий ингибитор коррозии, VCI) во внутреннюю часть упаковки, эффективно предотвращая коррозию во время хранения и транспортировки деталей (таблица 4) и оказывая лучшее антикоррозийное воздействие на детали со сложной структурой, а период защиты от ржавчины обычно может превышать 3 месяца.

Из Таблицы 4 видно, что после того, как алюминиевые отливки были упакованы парофазной антикоррозийной пленкой, на поверхности не возникает проблем с коррозией после того, как они оставались в естественном состоянии в течение 3 месяцев. При использовании обычных пластиковых пленок возникают очевидные проблемы с коррозией.

4.2.2 Сборка Сборка

Так же, как и цельная упаковка для защиты от паровой ржавчины, сборка алюминиевых деталей упаковывается для защиты от паровой ржавчины. Для более крупных узлов (например, узлов двигателя) внутрь упаковки необходимо добавить определенное количество влагопоглотителя, чтобы обеспечить поддержание относительной влажности на низком уровне. Придайте антикоррозионному мешку паровой фазы форму шапочки для душа, которая может закрываться с одной стороны (рис. 7), и выполните местную антикоррозийную упаковку для участков, связанных с алюминиевыми отливками. Местная защита от ржавчины в паровой фазе имеет три преимущества: во-первых, местная защита от ржавчины более целенаправленна, снижает потребление антикоррозийных материалов; во-вторых, объем упаковки небольшой и прост в эксплуатации; в-третьих, антикоррозионный мешок с закрытой горловиной может эффективно предотвратить утечку ингибитора коррозии в паровой фазе и обеспечить достаточный период защиты от ржавчины. Результаты сравнительных испытаний доказывают эффективность местных антикоррозионных мер.

картина

4.2.3 Сборка, хранение и транспортировка автомобиля

Чтобы весь автомобиль не хранился на открытом воздухе в течение длительного времени после сборки, необходимо распылить ингибитор ржавчины на водной основе на соответствующие литые алюминиевые детали до того, как весь автомобиль будет собран с конвейера, после выхода на конвейер. на открытой парковке и перед прибытием в магазин 4S для продажи, чтобы перед продажей убедиться, что алюминиевые отливки всего автомобиля не подвержены коррозии. После принятия антикоррозийных мер путем отслеживания хранения и транспортировки 1000 комплектных автомобилей в Китае не возникло проблем с коррозией в деталях из литых под давлением алюминиевых сплавов, и эффективность этих мер была подтверждена. После доставки автомобиля пользователю из-за частого запуска и вождения температура и влажность в моторном отсеке не будут постоянно высокими, и не будет проблем с коррозией деталей из литых под давлением алюминиевых сплавов.

4.2.4 Прочее

В соответствии с механизмом коррозии алюминиевых отливок запрещается прикасаться к алюминиевым деталям голыми руками на всех этапах изготовления, хранения, транспортирования и сборки алюминиевых отливок. Избегайте контакта потных рук (содержащих молочную кислоту) с алюминиевыми деталями; избегайте дождя и пыли и как можно раньше принимайте профилактические меры. Ржавая упаковка и другая обработка.

5. Вывод

В этой статье проводятся углубленные исследования механизма коррозии, причин коррозии, антикоррозионных материалов и процессов изготовления деталей из алюминиевых сплавов, литых под давлением, а также добавляются соответствующие антикоррозийные меры к каждому соответствующему процессу для достижения цели защиты от ржавчины. Однако антикоррозийная операция сложна и не способствует производственному контролю. В будущем мы должны начать с самого материала из литого под давлением алюминиевого сплава и разработать материалы из литого под давлением алюминиевого сплава с более высокой коррозионной стойкостью, чтобы устранить проблему коррозии деталей из литого под давлением алюминиевого сплава от основной причины.