汽车制造技术丛书
汽车电镀实用技术 徐关庆 郑允熙 等编著
《丛书》序
自从１９５６年７月１５日，第一辆“解放”牌载重汽车从中国第一汽车制造厂总装车间下线， 到今天，中国的汽车工业已经历了４０多年风风雨雨的坎坷路程。我国的汽车生产无论从数量
上品种上还是质量上都有了飞跃的发展。尤其是轿车生产，正处于一个高速发展的阶段。 为满足广大汽车科技工作者尤其是工作在生产一线的工程技术人员的需要，我们编著出 版了这套《汽车制造技术丛书》。本丛书的作者是伴随着我国汽车工业一同成长起来的中国第 一代、第二代汽车工作者，他们一直工作在汽车制造生产的第一线，积累了大量的实际经验，尤
其是在“七五”、“八五”期间，在引进消化、吸收国外先进汽车制造技术的过程中，他们都是各专
业引进国外技术项目的主要参加者和国产化工作的实现者。目前，这些作者中的大部分都已 届退休年龄，本丛书是他们从事汽车制造生产近４０年的实际工作经验的总结。
本丛书立足我国汽车制造业实际状况，注意实际经验，以典型的汽车零部件的生产工艺为 主线，针对不同批量生产状况，在工艺、材料、设备选型、技术管理等方面作了详尽的介绍，并有
国际最新汽车制造技术的发展趋势介绍，着重介绍了轿车各零部件的制造工艺和调试、检测技
术，对工作在一线的广大汽车制造工程师和技术员以及汽车设计工程师具有很好的指导作用。
尤其是刚迈出校门的大学生，确定专业方向之后，借用本丛书的帮助，可以早日独立工作，亦可
作为在校汽车专业及相关专业学生的教学参考用书。 本丛书包括《汽车涂装技术》、《汽车零件精密锻造技术》、《汽车零件锻造技术》、《汽车电镀 实用技术》《汽车零部件感应热处理工艺与设备》、《汽车制造检测技术》、《汽车冲压技术》、《汽
车焊接技术》、《汽车装试技术》、《汽车典型零部件的热处理工艺》、《汽车典型零部件的铸造工 艺》、《汽车制造无损检测应用技术》等十二册，将由中国汽车工程学会汽车工程图书出版专家
委员会推荐，由北京理工大学出版社出版。
在本丛书的编写过程中，受到了中国汽车工程学会、北京理工大学出版社的大力支持，在 此一并表示感谢。
中国汽车工程学会制造技术分会 《汽车制造技术丛书》编委会
前 言
汽车制造业作为国民经济的支柱产业。在发展经济，改善人民生活中起着重要的作用。 现代汽车不仅是一种交通运输工具，它已进入了人们的生活。因此现代汽车不光追求良好的 动力性能和可靠性，也十分苛求其舒适性和装饰性，给人以美的享受。
作为延长汽车使用寿命、改善其动力性能、提高外表装饰性能的重要手段———电镀、防锈 工艺，随着汽车工业的高速发展，对其提出了更加严格的质量要求。因此表面处理领域中各种
最新的工艺与技术，都可以在汽车零件的电镀工艺中得到体现。与轻工业产品不同，汽车零件
的电镀不仅仅注重外表的装饰效果，而且对内在的品质（防腐及功能方面的性能）都有极严格
的标准与要求。然而目前我国还尚无一本专门介绍汽车零件电镀、防锈方面的书籍。本书试 图通过对汽车工厂实用的电镀、防锈工艺介绍，使读者了解电镀、防锈技术在汽车生产中的应
用情况。书中列举了大量生产实例，图文并茂，通俗易懂，可操作性强。
参加本书编著工作的还有付跃民高级技师（编写第十章）和李冬萍工程师（编写第七章）。 在本书的编写过程中，得到了一汽集团公司、东风汽车集团公司，北京吉普车有限公司、上 海库达化工装饰材料经营部同仁们及湖南大学暨调和老师的热情支持和指导。在此鸣谢！ 书中难免存在不妥之处，恳望读者批评指正。 编者
１９９８年１０月
第一章 汽车结构及金属腐蚀 １．１ 概 述
当今的社会已与汽车有不解之缘，汽车几乎已渗透到社会的各个角落。汽车的出现给人 们的生活和社会带来巨大的影响，所以有人说汽车是改变世界的机器。汽车生产的发展也促 进其他行业，例如：钢铁工业的发展，从图１－１、图１－２可以清楚地看出，第二次世界大战以后汽
车工业飞速发展，而世界的钢铁产量也急剧猛增，两者的发展几乎是同步的。究其原因，从 １９８６年日本汽车工业协会调查统计结果看，仅面包车和小轿车原材料所占比例进行分析：钢铁材料（普通钢５７．７％，特种钢１５．０％，铸铁３７％）占全车７４．４％，见图１－３。图１－１ 历年世界汽车生产变化趋势图１－２ 各年代世界钢铁生产统计 由此可见，一辆汽车所用的材料绝大部分是钢铁材料，而这些材料都是用在汽车的重要部 位上，可以这样说汽车工业的脉博直接影响着钢铁工业。进入９０年代，世界汽车总产量已达５０００万辆，汽车工业每年消耗大量的钢铁材料。当今世界汽车的生产能力已超过销售能力的２０％以上，然而韩国、巴西、印度尼西亚、泰国等还在不断扩大本国汽车的生产能
力，使得本来就很拥挤的汽车市场，将面临更加激烈的竞争，因此，对汽车的质量要求也越来越高。汽车的使用寿命欧美国家较长，日本为迎合市场的需要也出现延长汽车使用寿命的倾向。据８０年代日本汽车的报废率统计结果，如图１－４所示，约十年报废的占５０％，但今后报废期限将会延长，作为延长汽车寿命的手段，除延长发动机等机械电器部件的寿命外，加强防锈防腐蚀措施将是非常重要的。现在汽车不仅仅作为交通工具，在某些情况下还作为汽车拥有者的财富和地位的象征。因此，汽车的外观至关重要。 １图１－３ 普通、小型乘用车用原材料构成比的变化 图１－４ 汽车使用寿命与报废率的关系
汽车的使用环境直接关系到汽车的使用寿命。欧洲、日本、美国汽车每年要大量出口到中 东、非洲及东南亚各国，要经历长时间炎热、潮湿的海洋气候运输考验。日本每年平均出口汽车总数在５８０～６１０万辆；德国每年出口在２５０～２９０万辆。此外，加拿大、北欧等地冬季为确保汽车行驶安全，在道路上撒布防冻盐，防冻盐的使用量逐年升高，北美 为此每年要消耗１０００万吨以上（见图１－５）。防冻盐融化了路面上的冰雪，同时也对汽车整体，尤其是汽车底盘部分构成严重的腐蚀。１９９５年４月美国Ｂａｔｔｅｌｌｅ验室和北美特种钢工业公司（ＳＳＩＮＡ）发表报告指出，美国每图１－５ 北美地区防冻盐使用量年因金属腐蚀造成的损失为３０００亿美元，如果能广泛 使用耐蚀材料和在设计上采取必要的手段和措施，其中
大约１／３即１０００亿美元足可以避免的。为此，他们根据最近二十年间的变化，部分地更新修
订了１９７５年的结果。１９７５年全美金属腐蚀损失的近４０％是由汽车的生产、使用和维修方面 引起的，其他工业部门没有一个超过４％，大多数低于１％。例如飞机为３％，管道不到１％。 由此看出，汽车腐蚀造成的损失远远超过其他行业。汽车上的有效防腐措施，将会使金属的腐
蚀损失大大减少。
２汽车发生腐蚀大体可分为外表锈蚀和孔蚀。外表锈蚀如底盘部件的外表和发动机罩、车 箱外表锈蚀，主要是由于行驶中，小砂石击伤油漆表面所造成的。孔蚀主要是车体部件有缺 陷，积水、泥土积存覆盖等造成的，从内部开始生锈直至出现孔洞，这样就会影响部分构件 如车轮或车梁等不能发挥正常功能。１９７９年加拿大政府颁布“加拿大规则”，它规定孔蚀应在３年以后发生，外表锈应在１年以上发生。１９８１年“北美、加拿大法则”把孔蚀定为５年以上，外表锈蚀定为１．５年以上。随后北欧六国提出了“北欧人规则”，即从１９８８年起，外表锈蚀保证在５年以上的目标。为此，１９８６年型奥迪１００／２００全部车身外板采用镀锌钢板，克莱斯勒８７型ＬｅＢａｒｏｎ的白车身８３％采用了经过表面处理的钢板；在日本车中白车身的４０％～５０％也采用表面经过处理的钢板。对汽车的抗蚀能力要求越来越高，规定越来越严格。为此，汽车制造者不得不研究造成汽车腐蚀的原因和采用的防范措施。下面我们分别讨论金属在大气环境中和金属结构产生腐蚀的原因。
１．２ 金属在大气环境中的状态
金属在干燥的气氛中腐蚀是很轻微的，然而大气都存在一定相对湿度，所以大气组分中总 含有一定水分，金属表面在常温状态的大气中总被水膜覆盖着，水膜的厚薄取决于金属的种 类、表面状态、大气的温度和相对湿度，从表１－１、表１－２可以看到不同的金属表面液膜厚度和
液膜肉眼可见度。
表１－１ 几种金属表面覆盖的液膜厚度
金属名称液膜厚度／ （１ ＝１０－８ｃｍ）
锌 ５～６（室温下在干燥空气中放置５００ｈ） 不锈钢１０～２０（暴露在空气中）
铁 ３０～４０（室温下在干燥空气中放置数天） 铝 １００～１５０（室温下在干燥空气中放置数天）
表１－２ 液膜的肉眼可见度 由于金属表面的水膜很薄，很易被空气 液膜厚度／ 可见度中各种气体所饱和，空气中的盐份硫化物、 ４００以下不可见碳酸盐溶于水膜中即成为电解液膜，金属表
４００～５０００以“氧化色”形式显现面的不均一性与这层电解液膜一同构成腐蚀 ５０００以上可见微电池。金属的腐蚀速度与液膜的厚度关系 见图１－６。 Ⅰ：为干腐蚀区。在干燥大气中金属表面覆盖１０ （１ ＝１０－８ｃｍ）以下水膜，这层水膜很
薄，不足以形成电化学反应，此时金属的腐蚀是金属的原子与空气中的氧相互作用的结果，属
于化学反应，其反应速度很慢。
Ⅱ：为潮腐蚀区。相对湿度小于１００％，但形成的液膜厚度已能承担电化学反应时电解液 的功能。该区的腐蚀为电化学反应，其反应速度远远高于Ⅰ区。而且随液膜增厚，腐蚀速度迅
３速提高。
Ⅲ：为湿腐蚀区。此时大气的相对湿
度接近１００％，水膜的厚度已达可见程度。 随着液膜的厚度增加，氧的扩散速度减缓， 所以腐蚀速度也缓慢下降。
Ⅳ：为浸液腐蚀区。在该区的金属相 当于浸在电解液中的情况。由于液膜的厚 度远远超过Ⅱ、Ⅲ区，氧扩散受阻，金属腐 蚀速度极大减弱，其腐蚀接近金属浸入该
图１－６ 大气中金属腐蚀速度与其表面液膜厚度的关系电解液中腐蚀的类型。 １．２．１ 大气的湿度
如果不予考虑或没有污染，那么在大气腐蚀中最重要的因素就是含水量，也即雨、雾、露或 是高的相对湿度，在缺乏水分的情况下，大多数的污染物几乎不发生腐蚀作用。
雨水有助于冲刷沉积在金属暴露面上的大气污染物。雨水的这一作用在海洋大气中特别 明显。如果雨水聚集在金属制品的凹坑或缝隙中，由于提供了持续的润湿环境，就会加速此处
的腐蚀。
如果没有伴随着经常的雨水冲刷以稀释和去除污染物，露水和雾从腐蚀的角度来看是很 有害的。被海盐或工业大气中的酸性硫化物和氯化物所饱和的露水层，提供了一个促进腐蚀 的强腐蚀性电解质。同样在潮湿的热带，很多物体表面会在夜间出现凝露，滞留的水膜或是同
金属表面反应而成为碱性，或是吸收二氧化碳成为稀酸，从而带有腐蚀性。
相同湿度下的液膜如果极薄，则通过离子的液体横截面就小，阻碍离子的运动，抑制了电 化学反应的速度。随着液膜的增厚，反应速度随之加快。但随着液膜继续增厚，以扩散方式到
达作用点的氧扩散距离加长，从而又会降低反应的速度。很明显，大气中金属表面的液膜是由
大气中的水气积聚而形成的，液膜的厚度由相对湿度决定的。当大气中的相对湿度增加到一 定数值以上时，腐蚀速度会突然增加，对应于这一腐蚀速度的大气湿度称为临界湿度。这是由
于液膜的横截面增大，有利于离子的运动，而且氧的扩散速度又没有明显减缓。常见的铁的腐
蚀临界湿度为６５％；锌的腐蚀临界湿度为７０％。 １．２．２ 大气的温度
通常情况下，温度升高，反应速度加快，大气对金属的腐蚀速度更为明显。这是因为温度 升高促进液膜中各种离子的迁移和氧扩散的速度都加快了的缘故。
温度、湿度是金属在大气腐蚀中两个重要因素，在清洁的大气中，金属的腐蚀与温度和湿 度的关系式为：
大气浸蚀度＝ψ－６５ １０×１．０４５×ｔ
式中 ψ———大气的相对湿度（％）； ｔ———大气的温度／（℃）。
由上式可知，当清洁大气中相对湿度等于或低于６５％时，在任何温度下金属几乎不发生 ４腐蚀。但当湿度超过６５％时，在清洁的大气中金属也会生锈，这与实际试验结论近似的。 温度是从两个方面起着重要作用的。除了提高温度可以加快反应速度外，另一个人们不 太注意的作用是金属物体因其热容而产生温度滞后，落后于外界温度的变化。在夜间外界温 度降低时，金属表面具有保持比周围的潮湿空气更为暖和的倾向，致使凝露不能马上开始，直
到过一些时间温度降到一定程度露点才出现。当周围温度开始上升时，金属物体的温度滞后 使它起着冷凝器的作用，在金属表面保持着一层薄水膜。金属表面的潮湿周期比外界空气处 于露点或露点以下的时间一般长得多，这周期并随着金属构件截面的大小，空气气流，相对湿
度和太阳的直接照射而变化。温度的周期性变化，使在热带地区或无控温装置的仓库中的金 属部件等产生严重的腐蚀。 １．２．３ 海雾
由于风浪将海水微粒带入空中，在较高湿度下，则成为小雾粒悬浮在大气中，落在金属的 表面上，即成为电解质的组分，又因雾粒中氯离子的直径小，活性强，故海雾对金属的腐蚀速度
影响极为严重。
１．２．４ 空气中污染物的影响
空气中污染物质的种类很多，特别在大工业区的空气中含有大量的腐蚀性气体：二氧化 硫、二氧化氮、氨、氯化物等，还有腐蚀性微粒如粉尘和灰尘，以及各种挥发性腐蚀介质等。不
同工业区降尘量及ＳＯ２浓度见表１－３。 表１－３ 不同工业区降尘量及ＳＯ２浓度 降尘量／［ｔ／（ｋｍ２·ａ）］ＳＯ２ ２浓度［ｍｇ／（ｄｍ·ｄ）］ 区 域
最高最低平均最高最低平均