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        車身材料腐蝕試驗(yàn)相關(guān)性研究

        2018-05-11 00:48:51王添琪馬瓊李子濤
        汽車零部件 2018年2期

        王添琪,馬瓊,李子濤

        (1.安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心,安徽合肥 230091;2.馬鋼山鋼鐵股份有限公司,安徽馬鞍山 243003)

        0 引言

        目前汽車行業(yè)常用的腐蝕試驗(yàn)方法較多,每種試驗(yàn)方法都具有特定的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用范圍。針對(duì)此情況,作者對(duì)車身常用材料冷軋板、鍍鋅板的防腐性能進(jìn)行驗(yàn)證,研究冷軋板和鍍鋅板在中性鹽霧試驗(yàn)、循環(huán)腐蝕試驗(yàn)和整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)中的腐蝕表征,對(duì)比分析3種試驗(yàn)在不同試驗(yàn)周期的腐蝕擴(kuò)散量、腐蝕微觀形貌和腐蝕量3個(gè)維度的相關(guān)性。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試驗(yàn)方法

        此次驗(yàn)證采用中性鹽霧試驗(yàn)、循環(huán)腐蝕試驗(yàn)和整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn),其試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)設(shè)備選擇如表1所示。

        表1 試驗(yàn)方法選擇

        1.2 驗(yàn)證方案制定

        選取冷軋板(SPCC)及鍍鋅板(DC52D45/45ZF)兩種材料,制備規(guī)定尺寸試板(如表2所示)。

        表2 試板規(guī)格

        電泳板制備方式為懸掛在白車身底盤,與車身同步電泳,要求電泳試片膜厚不小于20 μm(如圖1所示)。

        圖1 試板制備

        強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)試片安裝位置選取腐蝕等級(jí)4級(jí)的環(huán)境區(qū)域(如圖2所示),安裝方式為直接用膠粘貼,底盤電泳試片點(diǎn)2代表SPCC電泳試片位置,點(diǎn)1代表鍍鋅板電泳試片位置。

        圖2 試板張貼位置

        2 結(jié)果與討論

        2.1 電泳試板劃痕擴(kuò)散分析

        對(duì)SPCC電泳板和鍍鋅電泳板進(jìn)行60 ℃交叉劃痕,觀察在中性鹽霧試驗(yàn)、循環(huán)腐蝕試驗(yàn)中的階段性外觀形貌變化(如圖3所示),其中中性鹽霧試驗(yàn)共進(jìn)行1 512 h,循環(huán)腐蝕試驗(yàn)共進(jìn)行63個(gè)循環(huán)(1 512 h)。

        圖3 電泳板外觀形貌

        對(duì)兩種板材的劃痕腐蝕擴(kuò)散值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(如表3所示),可知:SPCC電泳板在中性鹽霧試驗(yàn)各階段的劃痕腐蝕擴(kuò)散量小于在循環(huán)腐蝕試驗(yàn)中的劃痕腐蝕擴(kuò)散量;鍍鋅電泳板在中性鹽霧試驗(yàn)各階段的劃痕腐蝕擴(kuò)散量大于在循環(huán)腐蝕試驗(yàn)中的劃痕腐蝕擴(kuò)散量。

        表3 電泳板劃痕擴(kuò)散值

        同時(shí)從表3進(jìn)一步說(shuō)明鍍鋅板在中性鹽霧試驗(yàn)中腐蝕結(jié)果最為嚴(yán)重,擴(kuò)散寬度為SPCC電泳板中性鹽霧試驗(yàn)的4倍,循環(huán)腐蝕試驗(yàn)的2.6倍。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,鍍鋅板防腐性能明顯優(yōu)于普通板材[1],因此推斷應(yīng)用循環(huán)腐蝕試驗(yàn)驗(yàn)證鍍鋅板電泳件防腐性能更加接近實(shí)際車輛服役現(xiàn)狀。

        根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)值分析其腐蝕擴(kuò)散量變化趨勢(shì)(圖4),可得在兩種試驗(yàn)環(huán)境中腐蝕擴(kuò)散量由大到小依次為:鍍鋅板中性鹽霧試驗(yàn)>冷軋板循環(huán)腐蝕試驗(yàn)>冷軋板中性鹽霧試驗(yàn)>鍍鋅板循環(huán)腐蝕試驗(yàn)。

        圖4 劃痕擴(kuò)散趨勢(shì)圖

        2.2 裸板腐蝕質(zhì)量損失分析

        2.2.1 非電泳板腐蝕速率分析

        圖5為SPCC冷軋板與鍍鋅板在中性鹽霧、循環(huán)腐蝕和強(qiáng)化腐蝕中的腐蝕速率趨勢(shì)圖,可以看出:SPCC冷軋板和鍍鋅板都是在中性鹽霧試驗(yàn)中腐蝕速率最快,其次是強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)和循環(huán)腐蝕試驗(yàn),而循環(huán)腐蝕試驗(yàn)與強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)腐蝕速率比較接近,兩個(gè)試驗(yàn)相關(guān)性較強(qiáng)。

        圖5 非電泳試板腐蝕質(zhì)量損失腐蝕速率趨勢(shì)圖

        2.2.2 非電泳板腐蝕質(zhì)量損失擬合分析

        通過(guò)Originpro數(shù)據(jù)分析軟件可得出腐蝕質(zhì)量損失擬合函數(shù),見(jiàn)公式(1),該二次函數(shù)的指數(shù)函數(shù)擬合曲線與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果吻合性在99.75%以上,因此認(rèn)為可通過(guò)函數(shù)推算數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)相關(guān)性(如圖6所示)。

        y=exp(a+bx+cx2)

        (1)

        其中:y為腐蝕質(zhì)量損失;x為腐蝕時(shí)間;a為材料理論腐蝕量;b為腐蝕過(guò)程催化因子;c為腐蝕過(guò)程抑制因子。

        可以看出兩種材料在不同試驗(yàn)中的腐蝕趨勢(shì)基本相同,在零部件腐蝕過(guò)程初期,腐蝕質(zhì)量快速增加;隨著時(shí)間的推移,腐蝕環(huán)境和已產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物抑制了腐蝕質(zhì)量損失增加的速度[2]。鍍鋅板強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)與循環(huán)腐蝕試驗(yàn)在前1 000 h擬合曲線基本重合,1 000 h后逐漸出現(xiàn)偏差,但偏差較中性鹽霧試驗(yàn)??;SPCC強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)與循環(huán)腐蝕試驗(yàn)整個(gè)過(guò)程擬合曲線偏差較小,與中性鹽霧試驗(yàn)偏差較大。

        圖6 腐蝕質(zhì)量損失擬合結(jié)果

        2.3 腐蝕產(chǎn)物及微觀形貌分析

        利用SEM/EDS觀察電泳板微觀形貌并對(duì)其腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)分析(如圖7所示)。SPCC中性鹽霧360 h表面形貌主要呈球狀分布,循環(huán)腐蝕和強(qiáng)化腐蝕360 h的腐蝕產(chǎn)物呈粒狀分布或針狀分布,針狀物可能為Fe2O3·XH2O(羥基氧化鐵)[3]。鍍鋅板中性鹽霧360 h出現(xiàn)大量針狀腐蝕產(chǎn)物,循環(huán)腐蝕和強(qiáng)化腐蝕360 h則出現(xiàn)少量針狀物,并有顆粒狀物存在。

        圖7 電泳板腐蝕產(chǎn)物及微觀形貌

        3 結(jié)論

        綜合來(lái)講,鍍鋅電泳板和鍍鋅裸板都在中性鹽霧試驗(yàn)中的腐蝕速率最快,其次為強(qiáng)化腐蝕和循環(huán)腐蝕。SPCC電泳板在循環(huán)腐蝕試驗(yàn)中的腐蝕速率最快,強(qiáng)化腐蝕次之,中性最慢;SPCC裸板則相反。循環(huán)腐蝕與強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合后的偏差小,相關(guān)性較好。

        參考文獻(xiàn):

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