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当今时代，汽车工业飞速发展，国家大力提倡环境保护和节能减排，汽车轻量化是一个大趋势。在汽车轻量化的过程中，铝合金材料的优势被充分挖掘，实现了对车身结构进行优化和改造。汽车轻量化后，车身重量更轻，发动机和底盘质量更小。但使汽车轻量化的同时，仍然需要保障其基本的功能，从而使节能环保得以实现。

一、铝合金材料的优势

在人类使用的金属材料种类中，铝的数量排名第二。尤其是在交通运输行业，铝的消耗量较高，达到了总数的三分之一左右，其中使用的铝大部分用来生产汽车。近三十年来，在汽车生产制造的过程中，逐渐开始使用轻型材料，其中使用较多的就是铝合金材料，很多部位的钢材可以使用铝合金材料进行替代。汽车零部件中，车身和发动机等部位使用铝合金材料的频率较高。铝合金材料密度在2.7g/cm3左右，钢铁材料密度在7.8g/cm3左右，铝合金材料密度仅接近钢铁材料的三分之一。在使用铝合金材料代替钢和铜之后，发动机的重量减轻幅度达到了三分之一左右，汽车的总重量减小了五分之一，从而使燃料费用得到降低。另外，当汽车报废之后，其车体的铝合金材料可较为容易地进行回收。通过对铝合金材料的回收使用和重新加工，可以使资源得到节约，降低人们的生活成本，符合国家提倡的循环经济的方针。铝合金材料比其他材料的性价比要高，其具有一定的价格优势。

二、铝合金材料与汽车轻量化

在汽车工业发展趋势中，轻量化课题变得越来越重要。其中，轻量化需要在基于汽车品质和功能不下降的前提下进行，不仅使汽车零部件质量尽可能小从而实现节能减排，除此之外，还需要满足输出功率、低噪声及低震动方面较高的要求。另外，汽车的舒适性和可靠性，价格在市场上的可接受程度都需要考虑在内，这样才能使汽车产品在商业竞争之中处于不败之地。在汽车轻量化的过程中，铝合金材料完全可以满足汽车轻量化对材料的性能要求，同时可实现较低的汽车生产成本，因此铝合金材料在汽车轻量化过程中的作用是不言而喻的。汽车零部件采用铝合金材料实现轻量化后，可以降低系统重量。根据物理理论，汽车中的各个部件之间的质量存在一定的关系。比如，如果发动机部分材料采用铝合金材料后，发动机质量会减小，那么汽车的底盘的质量也随之可以减小。当车身零部件质量变小时，支撑它的车轮负载也会降低。在平衡系统中，某部位重量如果降低10%，那么整个系统质量可降低20%以上。在采用铝合金材料对汽车实现轻量化之后，车辆在行驶过程中车身各方面的阻力会有所减小，从而油耗也会降低。通过发动机的轻量化，对汽车前轮的荷重进行分担，驾驶员操作汽车的稳定性也会提升。

三、汽车铝合金零部件的腐蚀机理

在当前节能减排全球化的大背景下，汽车领域中铝合金材料的应用越来越广泛，对其防腐性能的研究也逐步深入，已经成为汽车防腐重点攻关的课题之一。除了传统电泳或涂装的工艺进行铝合金零部件防腐外，铝合金本身材料的特性决定了其特殊的防腐性能。铝合金材料的腐蚀性能比较复杂，当铝合金零部件暴露在大气环境中，降雨、雾气、金属表面形成的液体层以及铝合金氧化膜小孔中存在的电解质都会对零部件产生一定的腐蚀作用，这一点和钢铁类材质类似，大气环境中含有大量的二氧化硫、氯离子，与大气中的水分结合后形成具有腐蚀作用的酸性物质，再加上氧气、二氧化碳等物质的存在，都对铝合金表面形成一定的腐蚀作用。

当铝合金零部件暴露在空气中时所产生的化学反应如下：2Al+3/2O2→Al2O3

当铝合金零部件处于水溶液环境中时所产生的化学反应如下：

a. 阳极反应：Al-3e→Al3+

b. 阴极反应：3H++3e→3/2H2

中性或碱性溶液：O2+2H2O+4e→4OH-

酸性溶液：O2+4H++4e→2H2O

2Al+3H2O→Al(OH)3+3/2H2

当铝合金材料处于不同PH值环境中时其存在的形式也是不一样的。

a.当4≤pH值≤8时，铝的存在形式主要是Al2O3；

b.当pH值＜4时，铝的主要存在形式是Al3+；

c.当pH值＞8时，铝的主要存在形式则是偏铝酸根离子[Al(OH)4]-。

通过上述分析可知，铝合金经过氧化后会形成双层Al2O3保护膜，由于存在一些细小的孔隙，当氧化膜表面附着有液体时，会通过孔隙渗入到铝合金零部件内部，在不同的pH值环境下会发生不同的化学反应，假如pH值＜4，铝的主要存在形式是Al3+，铝合金零部件就会被腐蚀；假如pH值＞8时，在碱性环境下铝也会发生化学反应，生成的Al(OH)3和偏铝酸根离子[Al(OH)4]-反应，同样会造成腐蚀。除这些因素外，铝合金材料中也含有其他类型的金属元素，这些金属元素和铝之间会形成第二相存在于基体中，而第二相与铝之间会形成电位差，在这种状况下就会发生电化学反应，最终导致铝合金零部件出现局部腐蚀的现象。这种现象也解释了汽车铝合金零部件为何会出现点蚀与晶界腐蚀。

四、汽车铝合金材料的防腐蚀措施

1、铝合金阳极氧化形成氧化膜

将铝合金材料放置在电解质溶液中，然后对其通电，能够实现阳极氧化。铝合金在进行阳极氧化之后，铝表面可以形成双层结构的膜，该膜具有一定的防腐蚀性。铝合金氧化膜一般可以使用两种方法实现，一种是化学方法，另外一种是电化学方法。其中，前一种方法得到的氧化膜性能较差，使用范围不太广泛；后一种方法使用阳极氧化工艺形成膜，这种膜的性能较好，使用范围广泛得多。在得到双层膜结构的过程中，可以使用两种方法，一种是直流电解法，另外一种是交流电解法。其中，使用得比较多的是交流电解法，使用该法更有利于膜的着色，同时可制备的功能性膜的范围更广。

2、着色或其他处理

铝合金阳极氧化着色这种防腐蚀处理工艺比较有特色。其中使用得较多的工艺是化学着色工艺和电解着色工艺。前一种工艺的成本较低，在日常用品中使用非常广泛，在汽车仪表盘表面处理中有应用。采用恰当的工艺，能够使汽车中多个部件的着色质量满足使用要求。后一种着色工艺的特点是，成本较低、颜色不容易褪，这种着色方法使用更为广泛。

3、阳极氧化膜的封闭

如前文所述，当铝合金阳极氧化后，表面会生成多孔膜。这种膜的吸附性很强，会吸附一些有毒有害的物质，从而使孔受到腐蚀或污染。为了进一步提高铝合金的防腐蚀功能，需要对多孔膜做封闭处理。氧化膜的封闭处理工艺通常有两种，一种是热封闭，另外一种是冷封闭。冷封闭处理工艺的原理是利用膜的水化溶解反应以及再沉积反应的性质，Al2O3膜表面水解后生成填充物，从而使多孔膜得以封闭。后来，醋酸镍封闭技术得到大范围的使用，其封闭质量较好。目前，溶胶凝胶法是最新开发的一种封孔方法，得到了更广泛的使用。

4、激光技术

在激光技术飞速发展的过程中，通过激光对铝合金材料进行处理，可使铝合金材料的性能得到提高。大量的实践得出，激光硬化能够使组织的显微硬度得到提升，铝合金材料的耐磨性和耐腐蚀性也得到增强。其原理是，通过激光表面硬化处理之后，基材表面的组织发生变化，新生成的组织具有更好的性能。但这种技术对于提高某些特殊性能，其效果不太明显。

五、梦能服务与支持

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