孫建亮，任凱旭，張 瑾

（中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心，北京 100176）

汽車(chē)使用過(guò)程中，由于雨、雪、風(fēng)、光照、溫濕度、酸堿度、沙石擊打等影響，會(huì)造成汽車(chē)的腐蝕/老化，不僅影響外觀，還導(dǎo)致零部件的老化或功能失效，降低汽車(chē)的使用壽命，甚至可能引發(fā)安全事故。金屬材料受環(huán)境腐蝕介質(zhì)的作用，將發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，主要特征是原金屬轉(zhuǎn)化成金屬氧化物造成汽車(chē)的金屬零部件生銹、損壞及報(bào)廢。塑料、橡膠、纖維和涂料等非金屬材料經(jīng)受高溫、高濕、強(qiáng)光輻射等環(huán)境因素的綜合作用后，一般情況下將發(fā)生溶解、溶脹、裂解、降解、擴(kuò)散、滲透等物理或化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致外觀和性能劣化[1-2]。

我國(guó)汽車(chē)保有量超過(guò)2億輛，按每輛車(chē)的腐蝕損失150-250美元計(jì)算[3]，我國(guó)汽車(chē)腐蝕造成的損失為300-500億美元，折合人民幣約2 000-3 300億元。因此汽車(chē)的腐蝕是汽車(chē)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中不可忽視的環(huán)節(jié)，汽車(chē)企業(yè)逐漸建立相應(yīng)的管控體系，并進(jìn)行相應(yīng)的腐蝕試驗(yàn)。汽車(chē)腐蝕試驗(yàn)項(xiàng)目大致分為三類(lèi)：戶外自然暴露試驗(yàn)、整車(chē)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)和室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)。值得注意的是，整車(chē)戶外自然暴露試驗(yàn)、整車(chē)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)和室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)之間的關(guān)聯(lián)性較差，也就是說(shuō)室內(nèi)加速試驗(yàn)時(shí)，零部件/材料滿足腐蝕控制要求，然而在進(jìn)行整車(chē)強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，零部件/材料不滿足腐蝕控制要求；反之亦然[4-8]。

1 戶外自然暴露試驗(yàn)

戶外整車(chē)或零部件暴露試驗(yàn)是整車(chē)或零部件在工業(yè)大氣、海洋氣候和熱帶濕熱氣候等條件下的靜止暴露試驗(yàn)。國(guó)外已頒布實(shí)施的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要有SAEJ 1976《汽車(chē)外部材料戶外自然老化試驗(yàn)》、SAEJ 2230《汽車(chē)內(nèi)用裝飾材料戶外跟蹤太陽(yáng)、溫濕度可控玻璃框下加速暴露試驗(yàn)》、SAE J2229《汽車(chē)內(nèi)部裝飾材料在可控溫度、可變角度玻璃裝置內(nèi)的戶外加速暴露》、GM 9538P《汽車(chē)內(nèi)飾件大氣暴露試驗(yàn)》、VW50185《汽車(chē)零部件抗大氣暴曬性》等。

我國(guó)汽車(chē)整車(chē)戶外自然大氣環(huán)境暴露試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是QC/T 728-2005《汽車(chē)整車(chē)大氣暴露試驗(yàn)方法》[9]，其實(shí)驗(yàn)原理是：將整車(chē)置于能代表某一氣候類(lèi)型區(qū)域的室外自然大氣環(huán)境條件下進(jìn)行暴露試驗(yàn)，讓其經(jīng)受陽(yáng)光、溫度、濕度、雨水、氧、臭氧及其他環(huán)境因素的綜合作用。按規(guī)定的暴露試驗(yàn)期限，定期檢測(cè)整車(chē)用非金屬材料制品的外觀、力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)或其他性能變化和金屬材料制品的腐蝕變化，從而評(píng)價(jià)整車(chē)耐大氣環(huán)境老化腐蝕性能及操作使用性能。汽車(chē)零部件和材料的戶外腐蝕試驗(yàn)可參考QC/T 17-1992《汽車(chē)零部件耐候性試驗(yàn)一般規(guī)則》的室外耐候試驗(yàn)和耐光試驗(yàn)[10]。

汽車(chē)戶外暴露實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚍从吵銎?chē)部件的實(shí)際腐蝕情況，可以得到零部件及材料的腐蝕類(lèi)型及腐蝕速率，為腐蝕設(shè)計(jì)、合理選材和防護(hù)體系的建立提供參考。但是該試驗(yàn)花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，不利于快速評(píng)價(jià)材料的耐蝕性能，且試驗(yàn)結(jié)果具有顯著的區(qū)域性特點(diǎn)。

2 整車(chē)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)

整車(chē)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)是在特定試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行高速路行駛、駐坡試驗(yàn)、碎石路行駛、鹽水路行駛、水泥路行駛、鹽霧噴射、溫濕環(huán)境艙停放等工況內(nèi)容的汽車(chē)道路綜合試驗(yàn)，是目前考核汽車(chē)防腐性能的最快速、最有效的手段。

目前，汽車(chē)整車(chē)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外各大汽車(chē)企業(yè)如大眾、通用、豐田等制定了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，且各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之間略有不同；國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)主要依據(jù)汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 732[11]，或參考國(guó)外汽車(chē)企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 QC/T 732乘用車(chē)強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)循環(huán)示意圖

在目前的試驗(yàn)規(guī)范下，車(chē)輛外觀銹蝕強(qiáng)化試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出較好的符合趨勢(shì)，但內(nèi)部一些功能性和結(jié)構(gòu)性部件的強(qiáng)化腐蝕結(jié)果與實(shí)際腐蝕老化情況無(wú)可靠的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這是由強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的性質(zhì)所決定，強(qiáng)化時(shí)間越短，增值因子越差，與實(shí)際情況的擬合度越差，某些功能性零部件需要在模擬汽車(chē)實(shí)際工況下做上萬(wàn)次的運(yùn)動(dòng)以及長(zhǎng)時(shí)間的暴露才能達(dá)到部件在實(shí)際情況下的銹蝕磨損強(qiáng)度[12-17]。

3 室內(nèi)加速試驗(yàn)

3.1 鹽霧試驗(yàn)

鹽霧試驗(yàn)主要測(cè)試汽車(chē)金屬部件的腐蝕性能，主要有中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）、醋酸鹽霧試驗(yàn)（AASS）、銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)（CASS）等，其中應(yīng)用最廣的是中性鹽霧試驗(yàn)。GB/T 10125-2012 《人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)》規(guī)定了試驗(yàn)方法[18]。

3.1.1 中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）

1914年，J.A.Capp在美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)第十七屆年會(huì)上提出了該試驗(yàn)方法。大部分自主企業(yè)具備該項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)芰?。其噴霧液的要求：采用蒸餾水或去離子水溶解氯化鈉，配置成50 g/L±5 g/L的溶液，在25 ℃±2 ℃調(diào)整pH值在6.5-7.2之間，溶液密度在1.029-1.036之間。中性鹽霧試驗(yàn)適用于：金屬及其合金、金屬覆蓋層、轉(zhuǎn)化膜、氧化膜以及金屬基體上的有機(jī)涂層。該方法是在恒定的溫濕度環(huán)境中進(jìn)行，也可以適用于油漆涂層，但不能較為真實(shí)地反映溫度、濕度、鹽霧交替等實(shí)際使用環(huán)境對(duì)油漆的侵蝕。

中性鹽霧試驗(yàn)是汽車(chē)企業(yè)進(jìn)行汽車(chē)防腐設(shè)計(jì)和工藝驗(yàn)證的關(guān)鍵步驟。在整車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段整車(chē)防腐目標(biāo)拆解到各個(gè)子系統(tǒng)后，需要做到整車(chē)防腐目標(biāo)和零部件防腐目標(biāo)的統(tǒng)一，根據(jù)以往的防腐經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，規(guī)定車(chē)身各個(gè)區(qū)域和零部件采用相應(yīng)的表面處理工藝和電泳噴涂手段，制定技術(shù)協(xié)議和技術(shù)規(guī)范；針對(duì)車(chē)上零部件在汽車(chē)工況下的特性，篩選表面鍍層種類(lèi)，例如零部件表面鍍鋅會(huì)帶來(lái)表面腐蝕速率過(guò)快的問(wèn)題，鋅鎳合金零部件的耐腐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了鋅鍍層，將工藝穩(wěn)定性和成本因素加入綜合考慮范疇，選擇合適工藝。按照零部件防腐要求，例如96 h無(wú)白銹，180 h無(wú)紅銹，采用傳統(tǒng)的中性鹽霧試驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。零部件中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)標(biāo)后，進(jìn)行整車(chē)道路強(qiáng)化試驗(yàn)，仍有可能出現(xiàn)零部件銹蝕問(wèn)題，這時(shí)需要根據(jù)試驗(yàn)反映的問(wèn)題對(duì)工藝進(jìn)行整改，調(diào)整工藝參數(shù)后同時(shí)調(diào)整零部件防銹試驗(yàn)要求，零部件再次達(dá)標(biāo)后，再查看整車(chē)腐蝕狀態(tài)下是否達(dá)標(biāo)。同時(shí)接收售后的消費(fèi)者反饋，對(duì)出現(xiàn)銹蝕的部位進(jìn)行原因分析，考慮提升該部件防腐要求。

3.1.2 醋酸鹽霧試驗(yàn)（AASS）

醋酸鹽霧試驗(yàn)是在中性鹽霧試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。其噴霧液要求：在中性鹽霧液中加入冰乙酸，使溶液的pH 值降為3.0～3.1左右。它的腐蝕程度是中性鹽霧的3倍。醋酸鹽霧試驗(yàn)是適用于銅+鎳+鉻或鎳+鉻裝飾性鍍層以及鋁的陽(yáng)極氧化膜。

3.1.3 銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)（CASS）

銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)的噴霧液要求：在中性鹽霧液中加入氯化銅（CuCl2·2H2O），濃度為0.26 g/L，pH值為3.0-3.1。它的腐蝕程度是中性鹽霧的8倍。銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)適用于銅+鎳+鉻或鎳+鉻裝飾性鍍層以及鋁的陽(yáng)極氧化膜。

3.2 循環(huán)加速腐蝕試驗(yàn)（CCT）

循環(huán)加速腐蝕試驗(yàn)是多重試驗(yàn)方法的組合。國(guó)外各大主機(jī)廠具有自己的標(biāo)準(zhǔn)，如大眾汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)PV 1210《車(chē)身及附件腐蝕試驗(yàn)》、通用汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)GMW 14872《循環(huán)腐蝕試驗(yàn)》、SAE標(biāo)準(zhǔn)SAE J2334《實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕測(cè)試》、日本汽車(chē)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JASO M610《汽車(chē)零部件外涂層腐蝕試驗(yàn)方法》等，國(guó)內(nèi)，GB/T 24195-2009《金屬和合金的腐蝕酸性鹽霧、“干燥”和“濕潤(rùn)”條件下的循環(huán)加速腐蝕試驗(yàn)》和GB/T 20854-2007《金屬和合金的腐蝕循環(huán)暴露在鹽霧、“干”和“濕”條件下的加速試驗(yàn)》規(guī)定了循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法[19-21]。

GB/T 24195-2009包括方法A和方法B兩種方法[19]。方法A是采用5 %的酸性氯化鈉溶液作為鹽霧腐蝕液，每個(gè)循環(huán)周期為8 h，循環(huán)周期為鹽霧（35 ℃）2 h→干燥（60 ℃、＜30 %RH）4 h→濕熱（50 ℃、＞30 %RH）2 h。方法A的試驗(yàn)周期一般為3-180個(gè)循環(huán)，適用于金屬及其合金；金屬陰極涂層；陽(yáng)極氧化涂層和金屬材料上的有機(jī)涂層。方法B是采用6 g/L酸性混合鹽溶液作為鹽霧腐蝕液，每個(gè)循環(huán)周期同樣是8 h，循環(huán)周期為鹽霧（35 ℃）1 h→干燥（60 ℃、＜30 %RH）4 h→濕熱（40 ℃、85 %RH）3 h。方法B一般進(jìn)行12-192個(gè)循環(huán)，適用于鋼板上的陽(yáng)極涂層。這兩種方法的特點(diǎn)是采用酸性溶液作為鹽霧腐蝕液，PH值控制在3.5±0.1的范圍。

GB/T 20854-2007采用中性氯化鈉溶液作為鹽霧腐蝕液[20]，PH值控制在6.5～7.2的范圍。循環(huán)周期為鹽霧（35 ℃）2 h→干燥（60 ℃、＜30 %RH）4 h→濕熱（50 ℃、＞30 %RH）2 h；推薦的試驗(yàn)周期一般為30-180個(gè)循環(huán)周期。適用于金屬及其合金；陽(yáng)性和陰性金屬覆蓋層等。

循環(huán)腐蝕試驗(yàn)可以彌補(bǔ)中性鹽霧試驗(yàn)對(duì)油漆涂層腐蝕速率擬合度較差的問(wèn)題，干濕度變化和鹽霧的交變條件下，對(duì)油漆涂層的腐蝕速率明顯加快。該方法可以很好地模擬油漆涂層在自然環(huán)境下的腐蝕狀態(tài)，在一些零部件腐蝕試驗(yàn)開(kāi)展較為深入的企業(yè)，已經(jīng)成功將循環(huán)加速腐蝕試驗(yàn)應(yīng)用于油漆涂層的腐蝕檢測(cè)。但其他涂鍍層，如金屬鍍層、鍍鉻部件等，目前仍以中性鹽霧試驗(yàn)為主[18]。根本原因在于與傳統(tǒng)中性鹽霧相比，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)速率較慢，與實(shí)際腐蝕狀態(tài)的關(guān)聯(lián)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如中性鹽霧試驗(yàn)，這也制約了循環(huán)腐蝕試驗(yàn)的進(jìn)一步推廣。

3.3 汽車(chē)非金屬部件及材料老化試驗(yàn)

汽車(chē)使用過(guò)車(chē)中，會(huì)受到高溫、高濕、光照等環(huán)境因素的影響，非金屬零部件會(huì)開(kāi)裂、褪色、溶脹、滲透等反應(yīng)，導(dǎo)致汽車(chē)部件外觀變色、失去光澤或功能失效。為防止或減輕上述問(wèn)題，汽車(chē)主機(jī)廠研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)進(jìn)行老化性能測(cè)試。汽車(chē)非金屬材料及部件自然曝露試驗(yàn)是將試樣置于某一氣候類(lèi)型區(qū)域的室外自然大氣環(huán)境條件下進(jìn)行暴露試驗(yàn)，讓其經(jīng)受陽(yáng)光、溫度、濕度計(jì)其他環(huán)境因素的綜合作用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，定期檢測(cè)試樣的性能變化。汽車(chē)行業(yè)通常采用大氣直接暴露試驗(yàn)、玻璃下限溫試驗(yàn)箱自然曝露試驗(yàn)這兩種自然曝露試驗(yàn)方式分別考核外、內(nèi)飾件的自然老化性能[22]。我國(guó)車(chē)用非金屬部件及材料老化試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：

QC/T 15-1992《汽車(chē)塑料制品通用試驗(yàn)方法》

QC/T 17-1992《汽車(chē)零部件耐候性試驗(yàn)一般規(guī)則》

GB/T 3511-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠耐候性》

GB/T 3681-2011《塑料自然日光氣候老化、玻璃過(guò)濾后日光氣候老化和菲涅耳鏡加速日光氣候老化的暴露試驗(yàn)方法》

GB/T 31881-2015《汽車(chē)非金屬材料部件及材料紫外加速老化試驗(yàn)方法》

GB/T 31973-2015《汽車(chē)非金屬材料及部件自然曝露試驗(yàn)方法》

GB/T 32088-2015《汽車(chē)非金屬材料部件及材料氙燈加速老化試驗(yàn)方法》

4 結(jié)論

本文概述了汽車(chē)整車(chē)、零部件和材料主要的腐蝕/老化試驗(yàn)，并分析其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國(guó)汽車(chē)整車(chē)戶外腐蝕及強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)只有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尚無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還需業(yè)內(nèi)制定相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以滿足行業(yè)發(fā)展需求。汽車(chē)零部件/材料的腐蝕/老化已有少量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

與國(guó)際同行相比，我國(guó)汽車(chē)腐蝕與老化行業(yè)的材料標(biāo)準(zhǔn)、制品標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重缺乏，尤其零部件腐蝕與老化控制和工藝標(biāo)準(zhǔn)（工藝規(guī)范）。在我國(guó)鼓勵(lì)制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的有利條件下，汽車(chē)相關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體及先進(jìn)的生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)盡早通過(guò)制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)體系為行業(yè)設(shè)定好準(zhǔn)入門(mén)檻，以推動(dòng)汽車(chē)腐蝕/老化行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

[1]莊奕玲. 汽車(chē)耐大氣老化性暴露試驗(yàn)方法汽車(chē)技術(shù)[J].汽車(chē)技術(shù),2002,(5):24-26.

[2]陳拯,宛萍芳,于磊,等.汽車(chē)常見(jiàn)腐蝕問(wèn)題分析及改進(jìn)措施探討[J].環(huán)境技術(shù), 2010,(12):37-41.

[3]張春和,陳家山. 軍用汽車(chē)及器材的腐蝕防護(hù)與保養(yǎng)[J].汽車(chē)運(yùn)用,2002,(11):12-13.

[4]江魯. 汽車(chē)原材料、零部件、整車(chē)自然暴露試驗(yàn)[J].環(huán)境技術(shù),2007,(4):4-9,16.

[5]江魯,周修源. 汽車(chē)常用的自然暴露試驗(yàn)方法[J].中國(guó)儀器儀表,2009,(9):45-50.

[6]王受和,王俊,江魯,等. 汽車(chē)整車(chē)自然暴露試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法前期研究[J].環(huán)境技術(shù), 2016,(2):13-17.

[7]張曉東,王俊,江魯,等. 汽車(chē)整車(chē)自然氣候老化試驗(yàn)[J].汽車(chē)工藝與材料, 2012,(11):13-16.

[8]何德洪,蘇艷,楊萬(wàn)均. 汽車(chē)整車(chē)及零部件大氣暴露試驗(yàn)方法探討[J].裝備環(huán)境工程, 2007,4(6):7-12.

[9] QC/T 728-2005汽車(chē)整車(chē)大氣暴露試驗(yàn)方法[S].

[10] QC/T 17-1992汽車(chē)零部件耐候性試驗(yàn)一般規(guī)則[S].

[11] QC/T 732-2005乘用車(chē)強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)方法[S].

[12]劉海鵬. 汽車(chē)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法探討[J].全面腐蝕控制, 2016,30(8):50-51.

[13]周煒. 整車(chē)腐蝕試驗(yàn)體系[J].汽辛與配件, 2016,(11):78-79.

[14]蔡元平,孫卓. 基于整車(chē)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)的工況探討[J].環(huán)境技術(shù), 2016,(10):23-27.

[15]厲承龍.乘用車(chē)強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)及防腐措施[J].汽車(chē)工程師, 2015,(2):18-20.

[16]王鵬,李冬梅. 整車(chē)腐蝕試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)關(guān)聯(lián)性[J].汽車(chē)工程師, 2015,(8):60-62.

[17]張濤,周漪,劉靜.汽車(chē)整車(chē)在典型環(huán)境下大氣暴露試驗(yàn)結(jié)果分析[J].裝備環(huán)境工程, 2013,10(6).

[18] GB/T 10125-2012 人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)[S].

[19]馮昌川. 車(chē)輛防腐性能開(kāi)發(fā)及評(píng)價(jià)方法探討[J].表面技術(shù), 2017,46(4):95-100.

[20] GB/T 24195-2009金屬和合金的腐蝕酸性鹽霧、“干燥”和“濕潤(rùn)”條件下的循環(huán)加速腐蝕試驗(yàn)[S].

[21] GB/T 20854-2007金屬和合金的腐蝕循環(huán)暴露在鹽霧、“干”和“濕”條件下的加速試驗(yàn)[S].

[22]田永,韋俊. 汽車(chē)金屬零件循環(huán)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)概述[J].電鍍與涂飾,2012, 31(8):43-47.

[23]王曉明,張曉東,揭敢新,等. 幾種車(chē)用免噴涂聚丙烯材料自然曝露試驗(yàn)老化性能研究[J].汽車(chē)工藝與材料, 2016,(11):48-49,53.