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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2020-01-20 16:28
付益平，張曉東，王俊等《典型乘用車整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法對(duì)比分析》
整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)是汽車防腐質(zhì)量控制體系（圖1）中的核心工作，是聯(lián)系整車實(shí)際服役狀況與零部件及材料防腐質(zhì)量控制的重要紐帶。一方面，整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)通過(guò)高溫高濕、高低溫交變、鹽霧噴射、鹽水路、碎石路、強(qiáng)化壞路行駛及高速路行駛等多種試驗(yàn)工況，來(lái)考核及評(píng)價(jià)汽車在極其惡劣的使用條件下的抗腐蝕性能[1]；另一方面，材料及零部件的自然或人工加速試驗(yàn)以整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，要能反映整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)中出現(xiàn)的腐蝕問(wèn)題。
目前，國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一的汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，各汽車企業(yè)的腐蝕評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法也各不相同[2]。本文對(duì)美系、歐系以及自主品牌汽車典型道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法的差異，解讀國(guó)際知名汽車企業(yè)整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法制定的依據(jù)，為我國(guó)自主品牌汽車企業(yè)開發(fā)適應(yīng)全球不同腐蝕環(huán)境的汽車整車提供技術(shù)借鑒。
圖1 汽車防腐質(zhì)量控制體系
美系汽車
表1列舉了北美某汽車企業(yè)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的測(cè)試項(xiàng)目。這些測(cè)試項(xiàng)目基本上涵蓋了乘用車實(shí)際使用過(guò)程中可能遭遇的主要?dú)夂颦h(huán)境。但由于強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)并不能完全模擬真實(shí)的使用環(huán)境，并且由于各種腐蝕現(xiàn)象的作用機(jī)理不同，因此，道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)中“1腐蝕年”產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象與實(shí)際使用中產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象并不完全對(duì)應(yīng)。表2標(biāo)明了該試驗(yàn)方法中不同作用機(jī)理的腐蝕與實(shí)際使用的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
表1 某北美汽車企業(yè)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)循環(huán)組成
試驗(yàn)項(xiàng)目
試驗(yàn)參數(shù)
參數(shù)選擇依據(jù)
高溫高濕試驗(yàn)
49±2°C/100%RH
該環(huán)境條件在濕熱沿海地區(qū)是真實(shí)存在的，既可以加速外觀腐蝕又不會(huì)導(dǎo)致不真實(shí)的腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)。
鹽水槽試驗(yàn)
5%NaCl溶液，溶液深度3-7mm；鹽水路長(zhǎng)75m，含有兩個(gè)相距3m的10cm深倒坑
主要影響車身底盤件和車身外部較低位置零部件。每一腐蝕年，汽車底盤上裸鋼掛片腐蝕量與北美融雪腐蝕最嚴(yán)酷的密歇根州Detroit地區(qū)、紐約州Buffalo地區(qū)以及加拿大魁北克省Montreal地區(qū)相當(dāng)。
鹽霧試驗(yàn)
1%復(fù)合鹽溶液（主要成分為NaCl），每次沉降量為0.5 – 1.3 mg/cm2
主要影響車身外部較高位置零部件。每一腐蝕年，汽車車身裸鋼掛片腐蝕量與北美沿海的佛羅里達(dá)州Miami地區(qū)、得克薩斯州Galveston地區(qū)相當(dāng)。
碎石路試驗(yàn)
23A標(biāo)準(zhǔn)的石頭、砂子及粘土路面+34R標(biāo)準(zhǔn)的石頭路面
基于密歇根州東南部地區(qū)的路面固體物組成。
強(qiáng)化道路試驗(yàn)
比利時(shí)路面+每車輪1次10cm深陷坑+每車輪1次12cm深陷坑
使車身在行駛過(guò)程中產(chǎn)生扭曲變形，車身零部件之間產(chǎn)生相對(duì)位移，從而使鹽水等腐蝕介質(zhì)更容易進(jìn)入縫隙當(dāng)中，考核汽車在惡劣腐蝕條件下的可靠性。
坡道試驗(yàn)
16度斜坡
考核駐車制動(dòng)系統(tǒng)在受到強(qiáng)化腐蝕后，駐車制動(dòng)性能是否有所衰減或失效。
表2 道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)中不同腐蝕現(xiàn)象與實(shí)際使用的對(duì)應(yīng)關(guān)系
序號(hào)
腐蝕類型
“1腐蝕年”對(duì)應(yīng)的實(shí)際腐蝕年限
1
外觀腐蝕
1年
2
犧牲陽(yáng)極腐蝕
1年
3
電位差腐蝕
0.5-1年
4
穿孔/縫隙腐蝕
0.1-0.2年
從表2可以看出，道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)中外觀及犧牲陽(yáng)極腐蝕與實(shí)際使用具有比較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而其他機(jī)理的腐蝕則對(duì)應(yīng)關(guān)系較差。
歐系汽車
表3列舉了某歐洲汽車企業(yè)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法所包含的試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)期要求。對(duì)比美系汽車的道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)，最大的區(qū)別在于增加了低溫試驗(yàn)項(xiàng)目，另一個(gè)區(qū)別在于鹽霧試驗(yàn)中鹽溶液濃度的差別。圖2顯示了38 ℃/100 %RH時(shí)不同濃度鹽溶液對(duì)腐蝕速率的影響。
表3 某歐洲汽車企業(yè)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法
序號(hào)
試驗(yàn)項(xiàng)目
試驗(yàn)參數(shù)
試驗(yàn)周期
1
低溫試驗(yàn)
-35℃
共計(jì)36h
2
干燥試驗(yàn)
20℃
共計(jì)700h
3
高濕試驗(yàn)
（45~50）℃，95%RH
共計(jì)1140h
4
鹽霧試驗(yàn)
35℃，5%NaCl溶液
共計(jì)60h
5
強(qiáng)化壞路試驗(yàn)
鹽水路、碎石路/加強(qiáng)路，泥漿路等等
共計(jì)7500km
圖2 鹽濃度對(duì)腐蝕速率的影響（摘自SAE J1950-1989）
結(jié)果顯示：普通鋼的腐蝕速率受電解氧濃度和離子遷移速率影響，鹽溶液濃度為1 %時(shí)，腐蝕速率最大；而犧牲陽(yáng)極腐蝕速率隨電導(dǎo)率增加而增加。因此，同一個(gè)普通鋼的腐蝕速率會(huì)對(duì)應(yīng)兩種不同的鹽溶液濃度，而一種犧牲陽(yáng)極腐蝕速率只對(duì)應(yīng)一種鹽溶液濃度，汽車企業(yè)選擇鹽溶液濃度時(shí)要盡可能兼顧不同機(jī)理的腐蝕速率。這說(shuō)明，美系汽車企業(yè)與歐系汽車企業(yè)在開展鹽霧試驗(yàn)時(shí)考慮的重點(diǎn)有所不同。
自主品牌汽車
表4列舉我國(guó)自主品牌汽車普遍采用的道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法的試驗(yàn)項(xiàng)目及期參數(shù)設(shè)置。
表4 自主品牌汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法
序號(hào)
試驗(yàn)項(xiàng)目
技試驗(yàn)參數(shù)
1
高溫高濕試驗(yàn)
溫度50℃±2℃，濕度95%RH±3%RH
2
鹽霧試驗(yàn)
鹽水濃度5%±0.5%NaCl
3
鹽水路試驗(yàn)
鹽水濃度5%±0.5%NaCl；鹽水深度40mm±10mm；長(zhǎng)30m
4
鹽水搓板路試驗(yàn)
鹽水濃度2%±0.2%NaCl；長(zhǎng)90m
5
泥漿路試驗(yàn)
75%沙、25%粘土和25mm石粒，長(zhǎng)30m；深70mm
6
碎石路
長(zhǎng)300m
7
干燥室
溫度25℃±2℃，濕度<40%RH
對(duì)比自主品牌與美系、歐系汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法，可以看出，我國(guó)自主品牌汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置與美系汽車的道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置更為接近，均沒(méi)有考慮低溫對(duì)汽車非金屬材料和零部件的影響，這可能與我國(guó)汽車行業(yè)在開始制定道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)時(shí)與美國(guó)汽車企業(yè)交流較多有關(guān)[3]。從實(shí)際實(shí)踐來(lái)看，國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)一般會(huì)單獨(dú)開展高寒試驗(yàn)，在道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)中不包含此試驗(yàn)項(xiàng)目也是可行的。
圖3 世界腐蝕環(huán)境分布示意圖
另外，不同含鹽試驗(yàn)項(xiàng)目（鹽霧、鹽水路、鹽水搓板路等）中對(duì)鹽溶液濃度的選擇，美系、歐系以及自主品牌不盡相同，應(yīng)根據(jù)汽車產(chǎn)品的主要應(yīng)用區(qū)域的腐蝕環(huán)境嚴(yán)酷度、腐蝕因素來(lái)源（圖3）以及腐蝕控制目標(biāo)的不同[4]，進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整。尤其是對(duì)我國(guó)蓬勃發(fā)展的新能源汽車而言，應(yīng)用了大量的輕量化金屬材料以及異金屬連接，對(duì)鹽溶液的濃度影響更為敏感，需要開展大量的基礎(chǔ)研究。
經(jīng)過(guò)對(duì)美系、歐系以及自主品牌汽車典型的汽車道路腐蝕試驗(yàn)方法的對(duì)比分析，可以形成以下基本結(jié)論：
自主品牌汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法試驗(yàn)項(xiàng)目組成更接近美系汽車的試驗(yàn)項(xiàng)目組成；
試驗(yàn)項(xiàng)目參數(shù)設(shè)置尤其是涉及到鹽溶液濃度的部分，應(yīng)根據(jù)我國(guó)的環(huán)境狀況、腐蝕控制目標(biāo)及新能源汽車的發(fā)展，開展針對(duì)性的基礎(chǔ)研究。
參考文獻(xiàn)
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[3] 李彤. 汽車整車腐蝕試驗(yàn)現(xiàn)狀[J]. 第五屆全國(guó)腐蝕大會(huì)論文集, 2009.
[4] 李婷婷, 司進(jìn)華, 張騫等. 整車防腐蝕開發(fā)目標(biāo)設(shè)定分析[J].中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集, 2015, 131-133.
來(lái)源：Internet
