孫杏蕾，王振堯，王納新，張 恒，瞿華盛

（1.美國(guó)Q-Lab公司中國(guó)代表處，上海 201114；2.中國(guó)科學(xué)院金屬研究所，遼寧沈陽(yáng) 110016；3.眾泰汽車工程研究院，浙江杭州 310000）

0 引言

汽車零部件及其所使用的材料在長(zhǎng)期服役過(guò)程中，受到自然環(huán)境的溫度、濕度、氯離子等作用，會(huì)逐漸出現(xiàn)銹蝕、起泡、開(kāi)裂等腐蝕現(xiàn)象，并伴隨有汽車零部件性能的衰減，最終影響車輛的使用和安全，所以汽車腐蝕問(wèn)題日益受到大家的重視。

隨著新能源汽車的飛速發(fā)展和汽車向輕量化方向的發(fā)展，使汽車的防腐蝕問(wèn)題面臨新的挑戰(zhàn)。

過(guò)去，汽車行業(yè)使用較多的是中性穩(wěn)態(tài)鹽霧測(cè)試方法［1］，該方法在之前的很多研究中被證明和實(shí)際情況的相關(guān)性較差［2］。后來(lái)汽車行業(yè)越來(lái)越多采用循環(huán)加速鹽霧腐蝕方法［3-6］。因?yàn)槊總€(gè)主機(jī)廠的每款產(chǎn)品的成本、應(yīng)用群體、整車的防腐蝕目標(biāo)都不盡相同，所以，各個(gè)主機(jī)廠自行開(kāi)發(fā)的試驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)理念各不相同，導(dǎo)致現(xiàn)在汽車行業(yè)的腐蝕試驗(yàn)方法極其不統(tǒng)一。另外，一家供應(yīng)商給不同的主機(jī)廠供貨，同一種材料，需要使用不同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)試，造成很多資源浪費(fèi)，更不利于行業(yè)對(duì)標(biāo)和發(fā)展。而且，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都有保密性質(zhì)，往往一些試驗(yàn)條件交代得不夠明確，這也造成測(cè)試結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性較差。第三，這些不同理念下設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)室鹽霧腐蝕方法，和戶外實(shí)際腐蝕結(jié)果的相關(guān)性也有待驗(yàn)證。

基于以上三點(diǎn)，汽車行業(yè)迫切需要一個(gè)快速的、相關(guān)性較好的測(cè)試方法來(lái)統(tǒng)一各個(gè)主機(jī)廠的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法。中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)汽車防腐蝕與老化分會(huì)已將這一任務(wù)列入SAE-China首批標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃，以快速響應(yīng)市場(chǎng)需求。

為了制定《汽車零部件及材料實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，組織進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)與戶外腐蝕試驗(yàn)的對(duì)比研究，以找出相關(guān)性更好、測(cè)試速度更快的實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)方法。

1 戶外腐蝕測(cè)試與實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕測(cè)試試驗(yàn)

由于現(xiàn)場(chǎng)大氣腐蝕采集數(shù)據(jù)的試驗(yàn)周期長(zhǎng)、影響因素多，在金屬材料的耐大氣腐蝕性能評(píng)價(jià)以及腐蝕銹層的演化研究中，借助實(shí)驗(yàn)室模擬加速腐蝕或戶外模擬加速腐蝕的方法就顯得十分重要。這些方法能在短時(shí)間內(nèi)較快地得到試驗(yàn)結(jié)果，并可在一定程度上推測(cè)材料的長(zhǎng)期腐蝕行為，也可分析研究某一個(gè)或幾個(gè)典型的環(huán)境因素對(duì)材料腐蝕的影響及其作用規(guī)律。為了獲取相關(guān)對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持，不僅要開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)，還應(yīng)開(kāi)展戶外腐蝕測(cè)試。因?yàn)閼敉飧g測(cè)試是實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)的基礎(chǔ)，可用于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法的制定。

1.1 戶外腐蝕測(cè)試

戶外腐蝕測(cè)試分別安排在廈門海邊自然條件，以及海南瓊海按ASTM D 6675—2001（2011）《汽車鋼板有機(jī)涂層鹽加速戶外表面腐蝕試驗(yàn)方法》人工噴灑鹽水［7］。廈門屬于亞熱帶海洋性氣候環(huán)境、海南屬于亞熱帶高溫、高濕氣候環(huán)境，在戶外環(huán)境和腐蝕性測(cè)試方面，兩地在國(guó)內(nèi)具有一定的典型性和代表性。

1.2 實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕測(cè)試

實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕測(cè)試一共有6個(gè)不同的試驗(yàn)方法，見(jiàn)表1，其中Q-Lab CATCH-24（Q-Lab Corrosion Accelerated Test with Controlled Humidity）是由Q-Lab公司設(shè)計(jì)的新方法，它是在目前汽車行業(yè)主要采用的試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)而形成的，具體測(cè)試步驟及條件見(jiàn)表2。

表1 汽車行業(yè)主要實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法的比較Table 1 Comparison of main laboratory cyclic corrosion test methods in automotive industry

表2 CATCH-24試驗(yàn)方法Table 2 CATCH-24 test method

1.3 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)收集了來(lái)自不同單位、不同工藝條件下制備的19種車身樣板。樣板基材有冷軋鋼板、鍍鋅板、鋁板等，前處理工藝有傳統(tǒng)磷化、新型鋯化和硅烷化處理等，涂層體系有傳統(tǒng)的三涂層體系和一體化的免中涂涂層體系。所用涂料包括粉末涂料、水性涂料和溶劑型涂料。

2 實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)與戶外腐蝕試驗(yàn)的相關(guān)性分析

對(duì)19種試驗(yàn)樣板，分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)和戶外腐蝕試驗(yàn)，除了試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，試驗(yàn)中期也對(duì)樣板進(jìn)行了觀察和測(cè)量。根據(jù)已有的試驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)樣板的外觀，分析了實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法與戶外腐蝕方法的相關(guān)性。

表3是6種比較有代表性的試驗(yàn)樣板試驗(yàn)一段時(shí)間后的外觀評(píng)級(jí)排序，其中“1”表示最好，“6”表示最差。根據(jù)表3外觀評(píng)級(jí)，得出實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法與戶外腐蝕試驗(yàn)方法之間的Spearman（斯皮爾曼）相關(guān)系數(shù)［8］，見(jiàn)表4。從表4可以看出，Q-Lab CATCH-24實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果與戶外腐蝕試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性最好。

圖1是幾種典型樣板經(jīng)實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕與戶外腐蝕后的外觀對(duì)比照片。從中可以看出，對(duì)于這4種典型樣板，Q-Lab CATCH-24的結(jié)果與海南戶外腐蝕的結(jié)果排序一致，都是試樣D最好，其次為試樣B和試樣A，而試樣F最差。

表3 試驗(yàn)樣板外觀評(píng)級(jí)的排序Table 3 Visual rank-ordered of test panels

表4 實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法與戶外腐蝕試驗(yàn)方法的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between the laboratory cyclic corrosion and outdoor corrosion test methods

圖1 試驗(yàn)方法CATCH-24與戶外腐蝕的樣板對(duì)比照片F(xiàn)igure 1 Comparison photographs of CATCH-24 test method and outdoor corrosion test

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)與戶外腐蝕試驗(yàn)的對(duì)比，得出Q-Lab公司新研發(fā)的試驗(yàn)方法Q-Lab CATCH-24腐蝕速率更快，與戶外腐蝕的相關(guān)性更高。標(biāo)準(zhǔn)工作組決定將試驗(yàn)方法CATCH-24寫入即將發(fā)布的SAE-China《汽車零部件及材料實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法》中。

致謝：感謝以下單位對(duì)實(shí)驗(yàn)室循環(huán)腐蝕試驗(yàn)與戶外腐蝕測(cè)試提供的服務(wù)及技術(shù)支持（排名不分先后）：中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心；重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司；東風(fēng)商用車有限公司東風(fēng)商用車技術(shù)中心；神龍汽車有限公司技術(shù)中心；比亞迪汽車工業(yè)有限公司；南京汽車集團(tuán)有限公司汽車工程研究院；安徽江淮汽車股份有限公司；廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院；上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車公司；長(zhǎng)安福特汽車有限公司；一汽-大眾汽車有限公司；泛亞汽車技術(shù)中心有限公司；蕪湖凱翼汽車有限公司；奇瑞上海技術(shù)中心；中國(guó)第一汽車股份有限公司天津技術(shù)開(kāi)發(fā)分公司；觀致汽車；海南熱帶汽車試驗(yàn)有限公司；中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所廈門分部；中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所；通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司；上海華測(cè)品正檢測(cè)技術(shù)有限公司；上海天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司；蘇州市信測(cè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司；上海瀚海檢測(cè)技術(shù)有限公司；阿克蘇諾貝爾粉末涂料（寧波）有限公司；上海凱密特爾化學(xué)品有限公司；武漢科技大學(xué)；北京科技大學(xué)等。

［1］ASTM B 117—2016 Standard Practice for Operating Salt Spray（Fog）Apparatus［S］，2016-03-15.

［2］Cremer N D. Procession Compared to Salt Spray an Outdoors：Cyclic Methods of Accelerated Corrosion Testing［C］.Federation of Societies for Coatings Technology，1989.

［3］ISO 11997—2005 Paints and Varnishes-Determination of Resistance to Cyclic Corrosion Conditions-Part 1：Wet（Salt Fog）/Dry/Humidity［S］，2005-03-15.

［4］GMW 14872—2013 Cyclic Corrosion Laboratory Test［S］，2013-03.

［5］Ford CETP ：00.00—L—467—2009 Global Laboratory Accelerated Cyclic Corrosion Test［S］，2009-03.

［6］PV 1210—2010 Body and Add-on Parts Corrosion Test［S］，2010-02.

［7］ASTM D 6675—2001 Standard Practice for Salt-Accelerated Outdoor Cosmetic Corrosion Testing of Organic Coatings on Automotive Sheet Steel［S］，2001-05-10.

［8］ASTM G 169—2001 Standard Guide for Application of Basic Statistical Methods to Weathering Tests［S］，2001-01-10.