浅谈铅在汽车产品中的应用及管控

邱婧　徐树杰　李龙辉　侯猛

摘要：铅在汽车产品中的应用广泛，带来了不少环境问题。本文通过对国内外汽车产品中铅的管控及豁免范围对比，铅的应用现状及替代技术难点等进行了分析，希望能为铅替代和管控相关工作提供借鉴和参考。

关键词：铅；豁免清单；铅蓄电池；焊料

1铅对人体及环境的危害

汽车产品中的有害物质对环境的影响已经日渐突出，越来越多的车主遭遇有害物质超标，公众对车用材料环保安全性的关注度也日益提高。其中铅及其化合物进入机体后，少部分会随着身体代谢排出体外，其余大量则会在体内沉积，它会对神经、造血、消化、肾脏、心血管和内分泌等多个系统造成危害，若含量过高则会引起铅中毒。

而对环境的破坏也不容忽视。电子工业中大量使用的锡一铅合金焊料是造成污染的重要来源。在其制造和使用过程中，较高的熔化温度会导致大量的铅蒸发气逸出，对操作人员的身体健康有极大的影响。各种废弃电子产品、PCB上所含的铅也不容忽视，他们作为垃圾被埋入地下后，内部所含的铅可能会从电子产品中渗出，并进入地下水。据统计，每年随PCB丢弃的铅有400吨，下雨后这些铅会变成溶于水的盐类，特别是在遇到酸雨时，雨中所含的硝酸和盐酸更易促使铅溶解，从而污染水源，破坏环境。

2铅在汽车上的主要存在范围

当前，铅作为汽车产品主要有害物质，其分布较为广泛。目前，含铅的高风险部件主要有汽油发动机火花塞、发动机舱内燃油供油管、发动机主线束、发动机缸盖密封垫、发动机减震块、发动机用紧固标准件、变速器用紧固标准件、左前制动油管、轮速传感器、左外后视镜、左前门限位器、左前门内饰板、左前车门锁、驾驶员座椅靠背骨架、驾驶员侧安全带卡扣、驾驶员侧安全带卷收器、左前遮阳板，根据统计显示，其中，在左前门车锁、驾驶员侧安全带卷收器、左外后视镜中，铅存在风险最高。

3国内外法规对铅的管控及豁免情况说明

中国已成为汽车生产与消费大国，为了更好推进汽车产业转型升级和国际竞争力，减少对环境的污染，同时作为实施十年可持续发展计划的一部分，对汽车产品中有害物质的管控成为重中之重。

笔者了解到，据统计，2015年上半年，我国出口汽车34万辆，同比下降10.9%，一方面，外部需求的减弱抑制了出口量，另一方面，日趋加严的欧盟等国汽车进口技术壁垒也给中国汽车的出口量带来了不小的冲击。中国是汽车制造大国，汽车产品是推动外贸增长的主要力量。但是，汽车产业大而不强，我们与国外一些品牌在汽车技术含量、附加值方面依然存在很大差距。因此，对于国内汽车制造商而言，一套切实可行的汽车有害物质管控制度并积极加以落实，才能更好地推动中国汽车产业的发展。

欧盟早在2000年就发布了2000/53/EC指令（简称ELV指令），该指令将汽车产品中的四种有毒有害的重金属元素（铅、汞、镉、六价铬）定为禁限用物质，并提出了明确的限1直要求（铅、汞、六价铬是0.1%，镉是0.01%）和相应豁免项，允许一些零部件和材料不受标准限值的限制。

我国于2014年6月发布了GB/T30512—2014《汽车禁用物质要求》，其中也规定了四种重金属的含量限制，且由于现有技术限制，目前有一些部件上的铅仍不能被替代，因此该法规也列出了一些豁免选项和时间，使他们在一定时期内可以不受标准限值的约束，如表1所示。

4我国汽车企业铅的现状及替代技术难点

目前，铅在在汽车产品中主要存在于发动机用铅蓄电池、铝材及焊料中。其中，铅蓄电池是铅含量最集中的地方，其含铅位置为铅蓄电池的正/负极板膏和栅板，含铅通常在80%以上，甚至接近100%。目前，由于没有成熟的技术能完全替代铅蓄电池，因此车用电池仍以铅蓄电池为主。近年来，我国新能源汽车发展迅猛，同时，锂电池也顺势发展起来。但目前来看，锂电池想要完全替代铅蓄电池，还有很长的路要走。问题主要存在以下几方面：（1）现阶段锂电池的生产链存在较大问题，比如电解液、正負极材料和电源管理器件的生产，都存在较大技术壁垒，难以保证电池的安全性和稳定性，我们经常听到手机或笔记本中锂电池爆炸的新闻，而铅电池目前看来还是比较安全稳定的；（2）污染问题：我们想替代铅电池的主要原因就是其污染问题，但是锂电池也没能完全避免这一问题。虽然比起铅酸、镍铬、镍氢等传统电池，锂电池不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素，相对污染较小，但是其电解液主要成分是六氟磷酸锂，这种物质的处理和循环利用性不好，不符合循环经济的要求，同时，其分解或水解产物为氢氟酸和其它含氟化合物，也具有一定腐蚀性和毒性；（3）锂电池成本也是其难以替代铅蓄电池的一点，而目前来看，想要降到可以跟铅蓄电池竞争的程度，还需要很长的时间。

除铅蓄电池外，铝材中所含的铅含量也是比较高的。铝材中常见的含铅合金为ADC12、A1Si9Cu3（Fe）、A1Sil2Cul（Fe）等铸铝合金，这些合金主要应用在发动机缸体缸盖、机油滤清器支架，发动机和变速器中的某些盖板，凸轮轴轴承盖以及一些壳体和阀体部件。

另一个铅含量较高的地方就是焊料。焊料材料主要存在于电子元器件中，其中锡铅焊料合金的表面张力小，力学性能也很优异，所以其应用最为广泛，尤其是63Sn-37Pb共晶型合金焊料应用最广。但由于铅物质所带来的不容忽视的环境问题，无铅焊料也逐步被推向市场。理想的无铅焊料要求其能有良好的物理和机械性能，良好的润湿性，可靠性和可焊性。目前常见的无铅焊料体系有锡—铜系，锡—银系，锡—锌系，锡—银—铜系，锡—银—铋系和锡—锌—铋系等二元和多元合金。他们各有利弊，如锡—银，锡—锌和锡—鉍系具有与锡—铅系相近的熔点，且锡—银系焊料具有良好的力学、抗氧化性能和热疲劳可靠性，但是其润湿性较差；再如锡—锌合金具有良好的抗拉强度和蠕变性等，但其耐氧化腐蚀差，润湿性能也不好。因此，无铅焊料想要全面替代含铅焊料，还有很长的路要走。

5结语

为积极响应国家循环经济和生态经济的号召，有害物质的管理和替代成为汽车生产商最为关心的问题。本文通过分析目前汽车产品中有害物质铅的现状及替代可能性，希望能为铅替代和管控工作提供借鉴和参考。