Investigación sobre la tecnología antioxidante de piezas de aleación de aluminio fundido a presión para automóviles

1 Introducción

Con el desarrollo de la tecnología ligera de los automóviles, los materiales ligeros se utilizan cada vez más en las carrocerías. Por ejemplo, bajo la premisa de garantizar el rendimiento, los no metales se utilizan para reemplazar los metales y los metales de baja densidad se utilizan para reemplazar los metales de alta densidad. El material de muchas partes del automóvil ha sido reemplazado del hierro fundido por una aleación de aluminio fundido a presión, lo que reduce la calidad del vehículo y reduce así el consumo de combustible y las emisiones. Sin embargo, las piezas de aleación de aluminio fundido a presión son propensas a la corrosión en condiciones naturales.

Algunas partes de la carrocería de aleación de aluminio fundido a presión no están protegidas por capas de pintura. Por ejemplo, algunas piezas de aluminio dentro del compartimiento del motor y en el chasis se corroerán antes de vender el vehículo. Aunque no afecta sus propiedades mecánicas, afecta gravemente la calidad de la apariencia y genera quejas de los consumidores. Incluso reclamar. En la actualidad, hay poca investigación sistemática y profunda sobre el problema de la corrosión de las piezas fundidas de aluminio, y la falta de tecnología antioxidante adecuada ha estado afectando a los fabricantes de equipos originales (OEM) y a los proveedores de piezas fundidas de aluminio. Basado en el fenómeno de la corrosión, este artículo analiza sistemáticamente las causas de la corrosión y formula medidas antioxidantes a partir de todo el proceso de investigación y desarrollo, fabricación, almacenamiento y transporte, ensamblaje de ensamblaje, ensamblaje de vehículos, almacenamiento y transporte de piezas de aleación de aluminio fundido a presión, y forma documentos operativos y estándares corporativos. Después de la implementación de varias medidas antióxido, se eliminaron las quejas causadas por la corrosión de las piezas de aleación de aluminio fundido a presión.

2. Mecanismo de corrosión

Hay tres razones principales para la corrosión de las piezas fundidas de aluminio:

a. Después de granallar las piezas de aluminio, la película de óxido formada en la superficie no es densa y no puede proteger el material base;

b. El elemento aluminio y el Al2O3 son sustancias anfóteras y pueden reaccionar químicamente con ácidos y bases (al reaccionar con ácido, Al+HCl→AlCl3, Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O; al reaccionar con álcali, Al+KOH+H2O→ KAlO2, KAl2O3+2KOH→2KAlO2+H2O);

do. Las piezas de aluminio acelerarán la corrosión cuando se expongan al agua o al polvo. Cada partícula de polvo es un núcleo de corrosión. La estructura del polvo es suelta y porosa. Es fácil absorber humedad, sulfuro, cloruro, etc. en el aire bajo alta humedad en verano y condensación en invierno. Se forman sustancias ácidas que provocan la corrosión de las piezas de aluminio.

3. Análisis de la verdadera causa de la corrosión.

Antes de formular un plan de prevención de la oxidación, primero debe comprender los procesos actuales de fabricación, almacenamiento, transporte y ensamblaje de piezas de aleación de aluminio fundido a presión (Figura 1) y analizar los riesgos de corrosión en todo el proceso.

Como se puede observar en la Figura 1, no se realiza ningún tratamiento antioxidante sobre las piezas de fundición de aluminio durante todo el proceso de fabricación. Existe riesgo de corrosión en la limpieza, el embalaje, el almacenamiento y transporte de una sola pieza, el almacenamiento y transporte de conjuntos, el almacenamiento y transporte completo de vehículos y el mantenimiento en tienda. .

En el proceso de limpieza de piezas de fundición de aluminio, debido al control de costos por parte de los proveedores de piezas y a la falta de tecnología antioxidante, el agente de limpieza seleccionado no es adecuado para limpiar la superficie de las piezas de fundición de aluminio, no tiene función antioxidante y acelerará la corrosión de las piezas de fundición de aluminio. Los parámetros del proceso, como la concentración del agente de limpieza y los ciclos de cambio de agua, no se controlan estrictamente, lo que da como resultado una limpieza incompleta del agente desmoldante y polvo en la superficie de las piezas fundidas de aluminio, lo que aumenta el riesgo de corrosión.

En el proceso de enjuague de piezas de aluminio de fundición simple, no se agregó ningún agente antioxidante y las piezas no se secaron, dejando agente de limpieza, agua y polvo en la superficie de las piezas de aluminio para formar núcleos de corrosión, acelerando la corrosión de las piezas de aluminio.

Las piezas individuales y los conjuntos de aluminio fundido no se empaquetan con materiales antioxidantes antes del almacenamiento y transporte, lo que resulta en una prevención de oxidación fuera de control durante el almacenamiento y el transporte. Es más probable que se produzca corrosión durante la temporada de lluvias o en condiciones de envío. Teniendo en cuenta el costo del transporte, el modo de transporte es principalmente el transporte marítimo. El período antioxidante del transporte marítimo lleva más tiempo. El transporte marítimo tiene las características de una alta concentración de medios corrosivos. El aire contiene cloruro de sodio, cloruro de potasio y otras sustancias. Además, la humedad en el mar es elevada. Las piezas de aluminio fundido son propensas a la corrosión y, a medida que aumenta el tiempo de exposición, el fenómeno de corrosión aumenta gradualmente.

Antes de vender el vehículo, algunos vehículos pueden permanecer estacionados al aire libre durante mucho tiempo o transportarse a largas distancias. Sin medidas antioxidantes, las piezas de aluminio fundido son propensas a la corrosión. Tomando como ejemplo las piezas de aluminio en el área del motor, las tapas de las culatas de los motores, las cubiertas del espacio de las cadenas, la suspensión y otros conjuntos de aluminio fundido tienen más probabilidades de corroerse en un ambiente relativamente cerrado. En las Figuras 2 y 3 se muestran las curvas de temperatura y humedad en el compartimiento del motor de los automóviles registradas por registradores de temperatura y humedad durante la temporada de lluvias en el norte de China.

Como se puede ver en la Figura 3, el rango máximo de humedad relativa de un vehículo cuando está estacionado es del 70% al 100%, y el rango máximo de humedad relativa cuando se conduce es del 60% al 70%. El riesgo de corrosión de los vehículos cuando están estacionados durante mucho tiempo al aire libre es mayor. Análisis teórico y verificación práctica de las condiciones de corrosión La situación es exactamente la misma.

Una vez vendido el vehículo, la temperatura en el compartimento del motor superará los 90°C durante la conducción. Al mismo tiempo, acompañada de un rápido flujo de aire, la humedad relativa cae bruscamente. En la Figura 3, después de vender el vehículo, la humedad relativa en el compartimiento del motor durante el uso normal es de al menos el 5%. , el riesgo de corrosión de las piezas de aluminio es extremadamente bajo y la humedad relativa más baja en el compartimento del motor de un vehículo estacionado al aire libre es de aproximadamente el 35%. Del análisis anterior se desprende que las causas reales de la corrosión de las piezas fundidas de aluminio son complejas y se producen en múltiples vínculos. Es necesario formular un proceso antioxidante completo y seleccionar materiales antioxidantes adecuados para prevenir eficazmente la corrosión de las piezas fundidas de aluminio.

4. Solución antioxidante

Después de un análisis sistemático de las causas de la corrosión, se formularon planes antioxidantes para cada eslabón de riesgo y se verificaron en el laboratorio. La tecnología antioxidante se integró en todos los aspectos de la fabricación, el almacenamiento, el transporte y el montaje de la fundición de aluminio.

4.1 Materiales antioxidantes

Los materiales antioxidantes se dividen en materiales antioxidantes de metales ferrosos y materiales antioxidantes de metales no ferrosos según el tipo de metal que protegen. Los materiales antioxidantes disponibles en el mercado suelen utilizar agua, aceite, polvo, papel y películas de plástico como soportes, y añaden una cierta cantidad de inhibidores de corrosión para lograr efectos antioxidantes. Los diferentes tipos y dosis de inhibidores de corrosión tienen diferentes efectos antioxidantes. A través de una serie de pruebas durante el proceso de aprobación de materiales antioxidantes y pruebas de compatibilidad entre materiales, se seleccionaron 3 materiales antioxidantes adecuados para aleaciones de aluminio fundido a presión entre más de 20 tipos de materiales antioxidantes en 3 categorías (Tabla 1). Incluyendo agentes de limpieza, agentes antioxidantes a base de agua, películas antioxidantes en fase de vapor, etc. Sus principales elementos de prueba incluyen prevención de oxidación, corrosividad, pruebas de detección de oxidación en fase de vapor, etc.

La pieza de prueba de aluminio fundido después de la serie de pruebas antioxidantes se muestra en la Figura 4. La muestra de la Figura 4a muestra una gran cantidad de productos de corrosión blancos, la muestra de la Figura 4b muestra una gran cantidad de productos de corrosión de puntos negros y la muestra de la Figura 4c está intacta. La verificación real del vehículo se muestra en la Figura 5. En la Figura 5a, aparece una gran cantidad de productos de corrosión blancos en la fundición de aluminio y en la Figura 5b, la fundición de aluminio está intacta. La elección de materiales antioxidantes adecuados garantizará que las piezas fundidas de aluminio no se corroan.

Al agregar agentes de limpieza, agentes antioxidantes a base de agua y materiales antioxidantes en fase de vapor en la etapa de fabricación de una sola pieza, agregar empaques antioxidantes en fase de vapor en el almacenamiento y transporte del ensamblaje y rociar agentes antioxidantes a base de agua en el proceso de ensamblaje, almacenamiento y transporte del vehículo, se elimina el proceso de fundición a presión. Problemas de corrosión de piezas de aleación de aluminio.

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4.2 Proceso antioxidante

En comparación con el proceso de la Figura 1, el proceso que se muestra en la Figura 6 considera completamente la tecnología antioxidante de las piezas fundidas de aluminio. Durante la fabricación de piezas individuales, el montaje del conjunto, el montaje del vehículo, el almacenamiento y el transporte se han añadido las correspondientes medidas anticorrosión.

4.2.1 Fabricación de una sola pieza

Agregar un 3% de agente de limpieza alcalino débil en el proceso de limpieza (consulte la Tabla 2 para ver el rendimiento del agente de limpieza) puede eliminar eficazmente el agente desmoldante que queda en el proceso de fundición y prevenir problemas de corrosión causados ​​por el agente desmoldante que queda en la superficie de las piezas de aleación de aluminio fundido a presión.

Como puede verse en la Tabla 2, los agentes de limpieza ácidos tienen un cierto efecto corrosivo en la superficie de las piezas de aleación de aluminio fundido a presión y afectan ligeramente la apariencia de las piezas de aluminio fundido. El agente de limpieza débilmente alcalino tiene un rendimiento excelente y cumple con las especificaciones técnicas. En el proceso de enjuague, se agrega un 3% de agente antioxidante a base de agua (consulte la Tabla 3 para conocer el rendimiento del agente antioxidante a base de agua), es decir, las piezas de aluminio fundido se protegen contra la oxidación al mismo tiempo que se enjuagan, de modo que las piezas de aluminio pueden hacerse resistentes a la oxidación sin aumentar la duración del proceso. Se forma una película antioxidante en la superficie, que no afecta el tamaño ni la apariencia de las piezas de aluminio y previene problemas de corrosión antes del embalaje.

Imagen Como se puede ver en la Tabla 3, el agente antioxidante A a base de agua cumple con las especificaciones técnicas y puede garantizar que las piezas de aluminio fundido no sufran problemas de corrosión antes de envasarse para que sean antioxidantes. Una vez finalizado el enjuague y la prevención de oxidación, se agrega un proceso de secado. El propósito es eliminar eficazmente la humedad en la superficie de las piezas de aluminio, es decir, en las ranuras de los espacios. Primero, se utiliza el horneado en línea automático y luego las ranuras y espacios se purgan con aire comprimido limpio. Una vez que las piezas fundidas de aluminio se secan por completo, la humedad relativa dentro del embalaje inoxidable se reduce del 80% al 30% a temperatura ambiente, lo que reduce eficazmente el riesgo de corrosión debido a la alta humedad relativa dentro del embalaje.

El embalaje de una sola pieza elimina las películas plásticas comunes y utiliza materiales de embalaje antioxidantes en fase de vapor. Los materiales de embalaje antioxidantes en fase de vapor emiten continuamente un inhibidor de corrosión de vapor (inhibidor de corrosión volátil, VCI) en el interior del paquete, previniendo eficazmente la corrosión durante el almacenamiento y transporte de las piezas (Tabla 4), y tiene un mejor efecto antioxidante en piezas con estructuras complejas, y el período antioxidante generalmente puede exceder los 3 meses.

Se puede ver en la Tabla 4 que después de que las piezas fundidas de aluminio se empaquetan con una película antioxidante en fase de vapor, no hay problemas de corrosión en la superficie después de dejarlas en estado natural durante 3 meses. Cuando se utilizan películas plásticas ordinarias, se producen problemas evidentes de corrosión.

4.2.2 Montaje montaje

Al igual que el embalaje de prevención de oxidación en fase de vapor de una sola pieza, el conjunto de piezas de aluminio ensambladas está empaquetado en un paquete de prevención de oxidación en fase de vapor. Para conjuntos más grandes (como conjuntos de motores), es necesario agregar una cierta cantidad de desecante dentro del paquete para garantizar que la humedad relativa se mantenga en un nivel bajo. Haga la bolsa antioxidante en fase de vapor con la forma de un gorro de ducha que se pueda cerrar por un lado (Figura 7) y realice un embalaje antioxidante local para las áreas que involucran piezas de fundición de aluminio. El antioxidante local en fase de vapor tiene tres ventajas: primero, el antioxidante local es más específico y reduce el consumo de materiales antioxidantes; en segundo lugar, el volumen del embalaje es pequeño y fácil de operar; En tercer lugar, la bolsa antioxidante con boca cerrada puede prevenir eficazmente el escape del inhibidor de corrosión en fase de vapor y garantizar un período suficiente de protección contra la oxidación. Los resultados de las pruebas comparativas demuestran que las medidas locales contra la oxidación son efectivas.

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4.2.3 Montaje, almacenamiento y transporte de vehículos

Para evitar que todo el vehículo se almacene al aire libre durante mucho tiempo después del ensamblaje, es necesario rociar un inhibidor de óxido a base de agua en las piezas de aluminio fundido relevantes antes de ensamblar todo el vehículo fuera de la línea de ensamblaje, después de ingresar al estacionamiento al aire libre y antes de llegar a la tienda 4S para la venta, para garantizar que todas las piezas fundidas de aluminio del vehículo estén libres de corrosión antes de la venta. Después de que se implementaron las medidas antióxido, al rastrear el almacenamiento y transporte de 1.000 vehículos completos en China, no se produjeron problemas de corrosión en las piezas de aleación de aluminio fundido a presión y se verificó que las medidas eran efectivas. Después de entregar el vehículo al usuario, debido al arranque y conducción frecuentes, la temperatura y la humedad en el compartimiento del motor no serán continuamente altas y no habrá problemas de corrosión en las piezas de aleación de aluminio fundido.

4.2.4 Otros

De acuerdo con el mecanismo de corrosión de las piezas fundidas de aluminio, está prohibido tocar las piezas de aluminio con las manos desnudas en todos los aspectos de la fabricación, almacenamiento, transporte y montaje de piezas fundidas de aluminio. Evite que las manos sudorosas (que contienen ácido láctico) entren en contacto con piezas de aluminio; Evite la lluvia y el polvo y tome medidas preventivas lo antes posible. Embalajes oxidados y otros procesamientos.

5. Conclusión

Este artículo lleva a cabo una investigación en profundidad sobre el mecanismo de corrosión, las causas de la corrosión, los materiales antioxidantes y los procesos de las piezas de aleación de aluminio fundido a presión, y agrega las medidas antioxidantes correspondientes a cada proceso relevante para lograr el propósito de la protección contra la oxidación. Sin embargo, la operación antioxidante es complicada y no favorece el control de la producción. En el futuro, deberíamos comenzar desde el propio material de aleación de aluminio fundido a presión y desarrollar materiales de aleación de aluminio fundido a presión con mayor resistencia a la corrosión para eliminar el problema de corrosión de las piezas de aleación de aluminio fundido a presión desde la raíz.