浅谈汽车车身材料及应用
篇一：汽车车身材料常用材料
涂料按其属性分为两大类：有机涂料和无机涂料。有机涂料广泛用于金属、木材、塑料等材料表面的保护和装饰；无机涂料主要用于在土建领域。汽车涂装用涂料为有机涂料。
一、 涂料的组成与作用
1、涂料的组成
涂料主要由五大类材料组成，油料、树脂是涂料组成中的基础，是主要成膜物质，常称为固着剂或粘接剂。能够把颜料等其它成膜物质粘接起来形成涂料，起到保护表面和装饰的作用。涂料中没有这两个部分，就不能形成牢的涂膜，而且涂料的许多特性，主要取决于这两 个部分的性能。
颜料使涂料其有一定的着色能力，呈现一定颜色，增加涂层厚度和遮盖力，起到调色、装饰和标志作用，是涂料中的次要成膜物质。
溶剂包括助溶剂、稀释剂两种。溶剂能溶解并稀释涂料中的成膜物质，改善涂层厚度性能。稀释剂的主要作用是用来调整涂 料的粘度，以利于形成均匀光滑的涂层。
辅助材料在涂料中的作用是辅助成膜物质改善涂料性能，如催干剂用来加快涂 料的干燥速度，改善涂料性能和成膜后的质量；增塑剂用来提高涂层的韧性；防潮剂用来防止因施工环境湿度太大时引起涂 层泛白等问题；此外还有因化剂、抗结皮剂、抗老化剂等。 2、涂料的结构组分
按涂料的组成和结构类型不同，可将涂料区分为溶剂型涂料、水溶性涂料、粉末涂料、光固化涂料等。涂料的组成不同就构成了不同的涂 料品种，常用的有清漆、色漆、腻子等。
① 清漆：涂料组分中没有加入颜料和体质颜料，而呈清澈透明的胶质液体涂料。
② 色漆：涂料组分中加有颜料的不透明的涂料。
③ 粉末涂料：涂料组分中不含有挥发性物质的无溶剂固态粉末状涂料。这类涂料有热塑性和热固性两种。
④ 腻子：涂料组分中加有大量体质颜料的稠厚浆状体。
3.涂料的作用
涂料是一种成膜物质，涂料是国民经济中一种不可缺少的重要材料。
⑴ 保护作用物体表面被涂后，涂料便可使物面与空气、水分、日光以及有害气体和微生物等隔离，因而可以保护物面、防止腐蚀和老化从而延长使用寿命。对于某些工业制品和机械设备，还可以根据其特殊的工作环境的需要涂以专门涂料，如耐酸、耐碱、耐油、耐高温等性能的涂料，起到保护作有用。
⑵ 装饰作用不同民族和不同地区的人民，对颜色有着不同的喜好。涂料中的颜料能够赋予物体表面各种不同的色彩，从而使其与所处环境的色彩相协调，给人以不同质感的装饰作用。
⑶ 特殊作用 各种不同颜色的涂料给人们心理带来的不同感觉，可以用其表达各种示意，如不同颜色图案被用来示出各种交通标志,提醒驾驶员遵守有关交通规则。另外，涂在传递上的污漆，其中的妒忌缓慢渗出，可以杀死生在船底上的海洋生物，从而延长船舶的使用寿命，并保证其航速度。为使导弹、航天器等在飞行中不至于因与大气摩擦产生高热而烧毁。在其表面涂覆一中即耐高温又耐磨擦的涂料，还有用于绝缘、减震、消音、隔热等方面的涂料。
二、涂料的分类、命名和类型
1、涂料的分类
国外的涂料产品都是根据各国的具体情况进行分类的，没有统一的国际标准，使用不同国家和不同品种的涂料，应首先理解其涂料产品的类别，否则会导致图装质量事故。
化工部制定了以涂料基料中主要成分膜物质为基础的分类方法，若主要成膜物质为混合树脂时，则按在漆膜 中起主要作用的一种树脂为基础作为分类依据。这样，便可根据其类别、名称了解其组成、性能及施工方法等 。根据此分类方法，将涂料产品分为17大类。前4类寂寥主要是以植物油和天然树脂作为主要成膜物质，通常称为油漆或涂料。其后13类都是用合成树脂为主成膜物质，其中有些品种类的组成中无油料，是纯合成树脂为主要膜物质的涂料，统称为组合树脂涂料。辅助材料，包括稀释剂、助溶剂、催干剂、防潮剂、催化剂、固化剂、脱漆剂、防涝化剂等。
２、涂料的命名
除粉末涂料外，涂料均成为漆。涂料的命名规则如下：
涂料名称＝颜色或颜料名称＋成膜物质名称＋基本名称 如大红醇酸磁漆、铁红酚醛防锈漆等。 涂料命名应注意以下问题：
① 涂料的颜色位于名称最前面．若颜料对涂层性能起显示著作用，则用颜料的名称代替颜色的名称。
② 涂料名称中的成膜物质名称均作适当的简化。如聚氨基甲酸简化成聚氨酯。
③ 如果基料中含有多种成膜物质时，选取主要的一种成膜物质命名。必须时选取两种成膜物质命名，主要的在前面，次要的在后。列如红环氧硝基磁漆。
④ 必要是可以在成膜物质名称和基本名称之间标明专业用途及特性等。列如醇酸导电磁漆、白硝基外用磁漆等。
⑤ 基本名称仍采用我国广泛使用的名称。如清漆、磁漆等。
⑥ 凡是需要烘烤干燥的涂料，名称中都有“烘干”或“烘”等字样。如果涂料名称中未标明，则为常温干燥。
３、涂料的型号
国产涂料的型号是根据化工部标准（ＧＢ２７０５－９２）编制的，有三部分组成：第一部分是主要成膜物质代号；第二部分时基本名称，用二位数字表示；第三部分是序号，表示同类品种间的组成、配比或用途。列如Ｃ０４－２，其中Ｃ表示成膜物质为醇酸树脂；０４表示磁漆（基本名称）；２表示序号。
涂料中辅助才料型号有两部分组成：第一部分为辅助材料的种类代号，如表８－３所列；第二部分是序号，用来表示同类品种间的组成、配比和用途的不同。；列如F-2 ，其中“F”表示防潮剂，“2”表示序号。又如X-1，其中“X”表示稀释剂，“1”表示序号。
三、涂料的性能
由于组成的成份不同，涂料的物理化学性能也各不相同。
１．油脂类涂料
油脂类涂料是以各种干性油脂作为主要成膜物质，再加入崔干剂和其它辅助材料混合而成的一种预料，其特点是：具有较好的渗透能力，附着力强；与空气中的氧气作用自行干燥成膜；干燥后涂层柔硬行好，气味和毒性小；耐候性强、防锈能力好（如红丹防锈底漆）等，可调配成为腻子。
2．天然树脂涂料
天然树脂类涂料是以天然树脂（如虫胶、松香、天然沥青、琥铂、珂巴树脂、安息香脂等），加上各种干性植物油混合炼制后，再加入催干剂、有机溶剂、颜料等组成的一类涂料。这类涂料成膜型号、外观光亮丰满、色泽鲜艳、装饰以保护性能好，但耐久性能差，在空气中使用不长时间就会失去光泽，并发生龟裂、分化等，而且 抗水性、耐热性差。
3．酚醛树脂类涂料
酚醛树脂类是一酚醛树脂和改性酚醛树脂为主要成膜物质，加入洞油和其它干性油混合练制后，再加入颜料、催干剂、有机容剂和其它辅助材料混合调制而成的一类涂料。这类涂料涂层坚硬、光亮、易干燥，有良好的电绝缘性能和防腐性能。其不足之处是涂层易泛黄，且耐水性和力学性能差。
4．醇酸树脂涂料
醇酸树脂类涂料是由多元醇、多元酸及脂及酸经缩合而成的醇酸树脂和改性醇酸树脂为主要成膜物质的'涂料。这类涂料中有短、中、长油度的干性、半干性、不干性等三种醇酸树脂为主基料配制的多个品种，是合成树脂类涂料中最重要的一种类型。这类涂料具有优良的附着力、耐候性好、不易老化、涂层光泽好、保光保色性好、涂层坚硬耐磨、机械性能好、耐油性能好等多种优点。
5．氨基树脂类涂料
氨基树脂类涂料是以氨基树脂与醇酸树脂混合制成的。这类涂料经烘烤成膜，所形成的涂层附着力强、色泽鲜艳、机械强度高、光泽好，有优良的保光保色性，具有耐油、耐水、耐碱、耐溶剂、耐热、抗老化等优点。其缺点是涂层必须烘烤才能成膜，且烘烤温度不能过高，否则涂层会变色、变脆，使涂层性能下降。
6．硝基类涂料
硝基类涂料是以硝化纤维类（硝化棉）、改性醇酸树脂、增韧剂，加入各种颜料及有机溶剂混合而成的一类涂料。这类涂料在常温25摄时度左右能快速自干，低温时也可以烘干。干燥形成涂层后，坚硬耐磨，经抛光打蜡后光泽发亮能延长使用寿命。但其漆膜薄，耐水、耐温变、耐腐蚀性能较差。
7．过氯乙烯树脂材料
这类涂料的主要成膜物质是过氯乙烯树脂，有时还加入改性醇酸树脂以提高性能。这类涂料干燥迅速（可自干）、涂层柔韧光亮，具有好的耐候性和好的耐油、耐水、耐腐蚀性。但其附着力稍差，涂层较软且耐热性差，对涂装条件要求高。
8．乙稀树脂涂料
篇二：浅谈汽车车身材料及应用
常用汽车车身材料种类及材料
随着汽车保有量的不断增长，汽车已成为我们身边不可缺少的交通工具，那么面对越来越高的油价，我们无法把有限的石油再次利用，有资料表明，在2010年前，汽车数量突破10亿大关。在1990-2020年期间，估计汽车数量将从7亿增加到14亿辆,到2013年石油的储备总量的1/2将被耗尽,如何减少石油的损耗那么车身材料的轻量化无疑是一个重大的突破口。本文详细地论述了车身材料，车身材料应用现状以及车身材料应用的发展趋势。
1.汽车车身材料的种类
1.1钢板
车身结构中有两种类型的钢板：热轧钢板和冷轧钢板。热轧钢板是在 800℃以上的高温下轧制的，它的厚度一般在 1.6～8 mm之间，用于制造汽车上比较厚的零部件，例如车身和横梁；车架、车辆车身内部钢板、底盘零件、底盘大梁等。冷轧钢板是由热轧钢板经过酸洗后冷轧变薄，并经过退火处理得到的（因为滚轧的关系，内部结构变硬，故而实施退火处理使它软化）。他的厚度精度高，厚度为0.4～1.4mm。表面质量好，并且具有良好的可压缩性。
当今的汽车主要使用高强度钢板，从前的高强度钢板，延伸强度虽高于低碳钢板，但延伸率只是后者的50％，所以只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达420N/mm2，是普通低碳钢板的2～3倍，延伸性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。到2000年，其用量已上升到50%左右。中国奇瑞汽车公司与宝钢合作，2001年在试制样车上使用的高强度钢用量为262kg，占车身钢板用量的46%，对减重和改进车身性能起到了良好的作用。其品种主要有含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板、冷轧双相钢和超低碳高强度冷轧钢板等。
①含磷高强度冷轧钢板：含磷高强度冷轧钢板主要用于车门、顶盖和行李箱盖，也可以用于载货汽车驾驶室的冲压件。主要特点为：具有较高强度，比普通冷轧钢板高15%～25%。良好的强度和塑性平衡，即随着强度的增加，延伸率和应变硬化指数下降甚微,具有良好的耐腐蚀性，比普通冷轧钢板提高20%；具有良好的焊点性能。
②烘烤硬化冷轧钢板：经过冲压、拉延变形及烤漆高温时效处理，屈服强度的以提高。这种简称BH钢板的烘烤硬化钢板，即薄又有足够的强度，是车身外板轻量化的首选材料之一。
③冷轧双相钢板：具有连续屈服、屈强比低和加工硬化高、兼备高强度及高塑性的特点，如经烤漆后其强度可进一步提高。适用于形状复杂且要求强度高的车身零件。主要用于拉伸性能好的成立零部件，如车门加强版，保险杠等。
④超低碳高强度冷轧钢板：在超低碳钢（c≤0.005%）中加入适量的钛或铌，以保证钢板的深冲性能，再添加适量的磷来提高钢板的强度。实现了深冲性与高强度的结合，特别适用于一些复杂而强度要求高的冲压零件。
⑤高强度低合金钢板：又称回磷钢板，是通过在低碳钢中加入磷来提高钢的强度。它具有和低碳钢相类似的加工特性，为汽车的外部面板和车身提供了更高的抗拉强度。它的强度主要取决于添加的化学元素。可用来制造前后梁、车门槛板、保险杠面杆、保险杠加强筋、车门立柱等。
⑥高抗拉强度钢板：又称Si－Mn固溶体淬火钢板，这种钢增加了硅、锰和碳的含量，使抗拉强度得到提高。日本生产的汽车上装有高抗拉强度钢制成的车身构件，常规的加热和焊接方法不会降低这种钢的强度，它的屈服强度可达 350 MPa，抗拉强度可超过 450 MPa。在汽车受到碰撞而产生变形时，它的应力将增加，超过屈服强度。如果对受到碰撞的部位加热，促它恢复原来的变形，可减小因碰撞而产生的应力，因此强度又恢复到了原来的水平。如果碰撞所产生的应力超过了材料的抗拉强度，钢材将会破裂。
1.2铝合金
铝合金在车身上的应用主要分三个阶段：“四门两盖”阶段，这是比较昂贵的权宜之计，对车身承载没有太大的影响；“壳式支撑结构”车身阶段，这是第一阶段中的一个提升，带有了加强筋结构从而可以替代高强度钢板；“空间框架结构”车身阶段，这才是真正意义上实现了全铝车身设计的制造。与汽车钢板相比，铝合金具有密度小、强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成熟。如表1是铝合金在车身上的应用。根据车身结构设计的需要，采用激光束压合成型工艺，将不同厚度的铝板或者用铝板与钢板复合成型，再在表面涂覆防腐蚀材料使其结构轻量化且具有良好的耐腐蚀性。
1.3镁合金
镁的密度为1.8g/cm3，仅为钢材密度的35％，铝材密度的66％。此外它的强度、钢度高，导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。镁的储藏量十分丰富，镁可从石棉、白云石、滑石中提取，特别是海水的盐分中含 3.7%的镁。近年来镁合金在世界范围内的增长率高达20％。
铸造镁合金的车门是由成型铝材制成的门框和耐碰撞的镁合金骨架、内板组成。另一种镁合金制成的车门，它由内外车门板和中间蜂窝状加强筋构成，每扇门的净质量比传统的钢制车门轻10kg，且钢度极高。随着压铸技术的进步，已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件，如前、后挡板、仪表盘、方向盘等。
1.4泡沫合金板
泡沫合金板由粉末合金制成，其特点是密度小，仅为0.4～0.7g／cm3，弹性好，当受力压缩变形后，可凭自身的弹性恢复原料形状。泡沫合金板种类繁多，除了泡沫铝合金板外，还有泡沫锌合金、泡沫锡合金、泡沫钢等，可根据不同的需要进行选择。由于泡沫合金板的特殊性能，特别是出众的低密度、良好的隔热吸振性能，深受汽车制造商的青睐。目前，用泡沫铝合金制成的零部件有发动机罩、行李箱盖等。
1.5蜂窝夹芯复合板
蜂窝夹芯复合板是两层薄面板中间夹一层厚而极轻的蜂窝组成。根据夹芯材料的不同，可分为纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃纤维增强树脂蜂窝、铝蜂窝等；面板可以采用玻璃钢、塑料、铝板和钢板等材料。由于蜂窝夹芯复合板具有轻质、强度高、钢度高、抗振、隔热、隔音和阻燃等特点，故在汽车车身上获得较多应用，如车身外板、车门、车架、保险杠、座椅框架等。英国发明了一种以聚丙烯作芯，钢板为面板的薄夹层板用以替代钢制车身外板，使零件质量减轻了50%～60%，且易于冲压成型。
1.6工程塑料
与通用塑料相比，工程塑料具有优良的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等特点，且比要取代的金属材料轻、成型时能耗少。二十世纪七十年代起，以软质聚氯乙烯、聚氨酯为主的泡沫类、衬垫类、缓冲材料等塑料在汽车工业中被广泛采用。福特公司开发的LTD试验车，塑料化后的车身取得了轻量化方面的明显成果。
中国工程塑料工业普遍存在工艺落后、设备陈旧、规模小、品种少、质量不稳定的状况，而且价格高，缺乏市场竞争力。工程塑料在汽车上的应用仅相当于国外上世纪八十年代的水平。如上海桑塔纳轿车塑料用量仅为2.86kg/辆，红旗CA7228型轿车为2.4kg/辆，而日本轿车平均为14kg/辆，宝马则更高，为35.64kg/辆。但这种局面将很快被打破，由上海普利特复合材料有限公司投资新建、国内最大的汽车用高性能ABS工程塑料生产基地日前在上海建成投产。此项目引进了世界先进的工程塑料生成线和试验检测仪器等设备，形成了年产15,000吨高性能ABS工程塑料的能力。
1.7高强度纤维复合材料
高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料（CFRP），因其质量小，而且具有高强度、高钢性，有良好的耐蠕变与耐腐蚀性，因而是很有前途的汽车用轻量化材料。碳纤维复合材料在汽车上的应用，美国开展的最好。
二十世纪八十年代后期，复合材料车身外覆件得到大量的应用和推广，如发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等，甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。据统计，在欧美等国汽车复合材料的用量约占本国复合材料总产量的33％左右，并继续呈增长态势，复合材料作为汽车车身的外覆件来说，无论从设计还是生产制造、应用都已成熟，并已从车身外覆件的使用向汽车的内饰件和结构件方向发展。
2.车身新材料应用的现状
2.1环保塑胶材质的应用
福特近日宣布以植物纤维（小麦秸秆）为基础支制成的环保塑胶材质，将率先导入使用为2010年福特flex的置物箱。位于加拿大安大略省的滑铁卢大学，成功开发含有20%小麦秸秆制成的环保塑胶材质，福特率先采用此环保技术，用以新车款的内装制造，将有助于减少由石油中提炼塑胶原料。据估计，福特每年将可以减少2万磅石油消耗，同时减少二氧化碳排放约3万磅，而且环保塑料材质不仅环保，其耐用度更佳，重量也更轻。
福特未来也不排除将此环保塑料材质导入中控台，车身托盘，饰板等组件的制造。更值得一提的是，小麦秸秆其实是种植小麦的副产品，光是加拿大安大略省就有超过2.8万位农民在种植小麦，每年约有30万吨小麦秸秆可以使用，不会减少人类的粮食，却可以减少自然资源消耗，并且减缓地球暖化。
2.2天然纤维复合材料的应用
随着汽车制造商和供应商开始寻找更多样的生物复合材料并扩大其使用范围，天然纤维复合材料正在成为汽车业的主流材料。
自最初用于车门内衬等少数隐藏零部件以来，天然纤维已开始出现与车主接触和互动的车辆部位中，甚至还能看到天然材质的加强板。据了解，内饰专家已推出了采用高光泽的天然复合料来生产可见新概念的饰件，这与木屑的传统利用方式颇为相似，不过天然纤维复合材料能兼顾装饰和结构要素。同时，大豆基聚氨酯正在被用做汽车座椅垫的的填充材料，而混合蓖麻植物油的新型尼龙正在引擎罩下部件中崭露头角。
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