王鵬 李冬梅

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心；河北省汽車工程技術(shù)研究中心；）

近年來(lái)，汽車企業(yè)越來(lái)越重視整車腐蝕技術(shù)的開發(fā)，并將車身漆面及各系統(tǒng)零部件的腐蝕控制要求作為關(guān)鍵指標(biāo)貫穿于整車開發(fā)全過(guò)程，在整車開發(fā)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)鹽霧試驗(yàn)、循環(huán)腐蝕試驗(yàn)及整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目驗(yàn)證整車及零部件防腐性能。但是，在防腐工作開展過(guò)程中，兩個(gè)基礎(chǔ)性的問(wèn)題制約腐蝕工程師開展汽車腐蝕工作。第一，對(duì)汽車材料、零部件等產(chǎn)品進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)、循環(huán)腐蝕試驗(yàn)等試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，被驗(yàn)證產(chǎn)品滿足腐蝕控制要求，然而在進(jìn)行整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，被驗(yàn)證產(chǎn)品不滿足腐蝕控制要求，即實(shí)驗(yàn)室腐蝕數(shù)據(jù)與整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的腐蝕數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較差；第二，產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)時(shí)，未出現(xiàn)明顯腐蝕，試驗(yàn)結(jié)果滿足腐蝕控制要求，但當(dāng)用戶在使用時(shí)還會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，即試驗(yàn)數(shù)據(jù)與整車運(yùn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較差。針對(duì)第一個(gè)基礎(chǔ)性問(wèn)題，長(zhǎng)城汽車與北京科技大學(xué)、國(guó)家腐蝕平臺(tái)等聯(lián)合開展了整車腐蝕試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性研究，為建立整車及零部件腐蝕試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持及理論依據(jù)，為汽車產(chǎn)品腐蝕指標(biāo)的定義提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 汽車腐蝕模擬試驗(yàn)方法

1.1 整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)

整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)是指汽車在指定的腐蝕試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行鹽霧噴射、高溫高濕環(huán)境存放、鹽水路行駛、碎石路行駛等工況內(nèi)容的一種模擬車輛耐腐蝕性能的綜合性試驗(yàn)方法。主要用于模擬沿海地區(qū)高鹽分空氣、南方地區(qū)濕熱天氣、北方地區(qū)下雪撒鹽路面、沙石路面等氣候環(huán)境及行駛道路對(duì)汽車腐蝕的影響[1]。文章依據(jù)QC/T 732—2005《乘用車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法》進(jìn)行整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)。該方法的每個(gè)循環(huán)為24h，10個(gè)腐蝕循環(huán)等效為1個(gè)腐蝕年。其整車腐蝕試驗(yàn)流程，如圖1所示。

1.2 實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)主要用于汽車總成件、零部件及材料的腐蝕性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)，包括鹽霧試驗(yàn)及循環(huán)腐蝕試驗(yàn)等項(xiàng)目。

1.2.1 鹽霧試驗(yàn)

鹽霧試驗(yàn)是通過(guò)將測(cè)試樣品放于產(chǎn)生鹽霧環(huán)境的試驗(yàn)箱中，以評(píng)價(jià)部件涂層的防護(hù)性能及材料耐腐蝕性能的試驗(yàn)方法。鹽霧試驗(yàn)主要用于模擬海洋性大氣腐蝕對(duì)測(cè)試樣品的影響[2]，主要分為中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）、乙酸鹽霧試驗(yàn)（AASS）和銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)（CASS）。文章依據(jù)GB/T 10125—2012《人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)》進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2.2 循環(huán)腐蝕試驗(yàn)

循環(huán)腐蝕試驗(yàn)是一種用于模擬車輛在自然使用狀態(tài)下的腐蝕情況而開發(fā)的一種包含鹽霧噴射、濕熱存放、干燥等過(guò)程的綜合性試驗(yàn)。不同于其他單一的溫度、濕度、腐蝕介質(zhì)的腐蝕條件的檢測(cè)方法，它是通過(guò)腐蝕介質(zhì)、鹽霧、濕熱和干燥周期等不同組合來(lái)模擬汽車零部件在大氣環(huán)境中的腐蝕[3]，試驗(yàn)過(guò)程依據(jù)長(zhǎng)城汽車企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。

2 腐蝕關(guān)聯(lián)性試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 腐蝕關(guān)聯(lián)性試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

采用整車腐蝕強(qiáng)化試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室鹽霧等加速試驗(yàn)相互驗(yàn)證方式，旨在針對(duì)典型材料建立整車強(qiáng)化試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，因此，在選取冷軋板、鍍鋅板材質(zhì)的試驗(yàn)試片后，將每類材料分成兩組，A組隨車做整車道路腐蝕強(qiáng)化試驗(yàn)；B組在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成加速試驗(yàn)。

當(dāng)所有試驗(yàn)完成后，對(duì)A組、B組失重量進(jìn)行檢測(cè)和分析，得出腐蝕量及腐蝕速率，建立實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)與汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的腐蝕速率關(guān)聯(lián)性模型。整車試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)關(guān)聯(lián)性試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，如圖2所示。

因整車與零部件腐蝕關(guān)聯(lián)性研究項(xiàng)目包含中性鹽霧試驗(yàn)、循環(huán)腐蝕試驗(yàn)、整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)等多種腐蝕試驗(yàn)項(xiàng)目，涉及車身、底盤、機(jī)艙等各個(gè)區(qū)域的研究，課題研究的相關(guān)數(shù)據(jù)量較大，因此，欲通過(guò)對(duì)中性鹽霧試驗(yàn)與汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的關(guān)聯(lián)性研究，建立車身典型區(qū)域的腐蝕數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性。

2.2 數(shù)據(jù)檢測(cè)與分析

本實(shí)驗(yàn)選取了Q235材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)試片分別進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)及汽車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)試片的長(zhǎng)度、寬度及厚度分別為50.08，25.25，1.45 mm，其主要化學(xué)成分，如表1所示。

表1 Q235標(biāo)準(zhǔn)試片化學(xué)成分表（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

根據(jù)整車12年不出現(xiàn)腐蝕穿孔的要求，整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)共進(jìn)行120循環(huán)，整車試驗(yàn)選取前50循環(huán)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究。試驗(yàn)前在發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、側(cè)圍后輪罩上部分別放置10個(gè)試樣（左、右兩側(cè)各放置5個(gè)），每10個(gè)循環(huán)左、右兩側(cè)各取下1個(gè)試樣進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)（整車試驗(yàn)過(guò)程車身掛片試驗(yàn)照片，如圖3所示）；同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，每隔48 h或72 h取出3個(gè)試驗(yàn)樣品進(jìn)行腐蝕量的測(cè)試及分析。

3 結(jié)果分析與討論

通過(guò)腐蝕量數(shù)據(jù)分析，建立中性鹽霧試驗(yàn)與整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性。完成預(yù)定周期試驗(yàn)后，按照IS0 8407規(guī)定的化學(xué)清洗的方法去除腐蝕產(chǎn)物。采用失重法測(cè)試試驗(yàn)后的標(biāo)準(zhǔn)試樣的腐蝕量，腐蝕量的計(jì)算按照以下公式進(jìn)行：

式中：ΔM——腐蝕量，g；

M1——試樣初始質(zhì)量，g；

M2——除銹后試樣的質(zhì)量，g。

3.1 腐蝕試驗(yàn)結(jié)果與分析

機(jī)蓋與側(cè)圍處Q235試樣進(jìn)行整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)時(shí)的腐蝕量隨試驗(yàn)周期變化情況，如圖4所示。從圖4中可以看出，隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，試樣的腐蝕量增加，且機(jī)蓋區(qū)域試樣的腐蝕量略微大于側(cè)圍區(qū)域試樣的腐蝕量?？赡茉?yàn)椋赫囋谶M(jìn)行鹽霧、高溫高濕試驗(yàn)時(shí)，處于水平方向的機(jī)蓋與豎直方向的側(cè)圍相比，鹽霧、水汽等腐蝕介質(zhì)易最先接觸部位較高的機(jī)蓋區(qū)域，該部位腐蝕介質(zhì)積存量更大，腐蝕環(huán)境更為苛刻；另外，機(jī)蓋處于車輛前方，車輛在道路試驗(yàn)時(shí)，更易受到來(lái)自外界腐蝕環(huán)境的侵蝕，且機(jī)艙內(nèi)部的高溫環(huán)境也會(huì)對(duì)機(jī)蓋區(qū)域產(chǎn)生一定影響，故車身不同區(qū)域呈現(xiàn)出不同腐蝕量，機(jī)蓋區(qū)域比側(cè)圍區(qū)域腐蝕略微嚴(yán)重。

Q235試樣進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)的腐蝕量隨試驗(yàn)周期變化情況，如圖5所示，圖5中的腐蝕量數(shù)據(jù)為試樣腐蝕量的平均值。從圖5中可以看出，隨著腐蝕時(shí)間的增加，腐蝕量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。從240～432 h，腐蝕量隨時(shí)間增加變化較快，432 h以后，腐蝕量隨時(shí)間的增加有變慢的趨勢(shì)，即腐蝕速率隨試驗(yàn)時(shí)間的增加由大變小。主要原因?yàn)?，隨著腐蝕時(shí)間的增加，試樣的腐蝕加重，到達(dá)一定時(shí)間后，試樣表面形成的銹層一定程度上阻隔了鹽霧等腐蝕介質(zhì)，導(dǎo)致腐蝕速率變慢。

3.2 腐蝕關(guān)聯(lián)性建立

通過(guò)對(duì)機(jī)蓋處Q235試樣整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)及中性鹽霧試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)試樣進(jìn)行240，480 h整車試驗(yàn)時(shí)的腐蝕量分別與進(jìn)行384，768 h中性鹽霧試驗(yàn)的腐蝕量近似相等，達(dá)到相同的腐蝕量，進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)所需的時(shí)間是進(jìn)行整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)所需時(shí)間的1.6倍。因整車試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)采用規(guī)格完全相同的試樣，故車身區(qū)域整車試驗(yàn)的腐蝕速率為中性鹽霧試驗(yàn)的腐蝕速率的1.6倍左右。Q235經(jīng)整車試驗(yàn)及中性鹽霧試驗(yàn)后腐蝕量，如圖6所示。

4 結(jié)論

文章介紹了模擬汽車腐蝕的試驗(yàn)方法及整車試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)關(guān)聯(lián)性研究的設(shè)計(jì)思路，以Q235材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)試樣為研究對(duì)象，通過(guò)開展整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)、中性鹽霧試驗(yàn)，研究了試驗(yàn)過(guò)程中腐蝕量隨腐蝕時(shí)間的變化情況，建立了車身區(qū)域整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)與中性鹽霧試驗(yàn)腐蝕數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，主要結(jié)論如下：

1）進(jìn)行整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)過(guò)程中，車身不同區(qū)域呈現(xiàn)出不同腐蝕量，機(jī)蓋區(qū)域比側(cè)圍區(qū)域腐蝕略微嚴(yán)重；

2）進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)，隨試驗(yàn)時(shí)間的增加，腐蝕速率出現(xiàn)由大變小的趨勢(shì)；

3）車身區(qū)域整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的腐蝕速率為中性鹽霧試驗(yàn)的腐蝕速率的1.6倍左右。