汽車零部件耐腐蝕測(cè)試研究分析

文 | 廣州威凱檢測(cè)技術(shù)研究院 車漢生

汽車零部件耐腐蝕測(cè)試研究分析

文 | 廣州威凱檢測(cè)技術(shù)研究院 車漢生

本文介紹了汽車零部件的四種耐腐蝕試驗(yàn)，它們的用途、主要特點(diǎn)和評(píng)價(jià)方法。

汽車零部件；腐蝕；評(píng)價(jià)

1.言

腐蝕是指材料(通常指金屬)與環(huán)境間的物理-化學(xué)相互作用，其結(jié)果是使材料的性能發(fā)生變化，并?？蓪?dǎo)致材料、環(huán)境或由它們作為組成部分的技術(shù)體系的功能受損傷。而腐蝕測(cè)試則能檢驗(yàn)產(chǎn)品的防腐能力，甄別產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，隨著全球環(huán)境污染日益嚴(yán)重，各類產(chǎn)品的防腐蝕問題越來越受到重視。

2.蝕測(cè)試分類

汽車零部件的腐蝕測(cè)試主要有以下幾種：

① 鹽霧測(cè)試（中性鹽霧、乙酸鹽霧、銅加速乙酸鹽霧、交變鹽霧)

② 冷凝水水霧試驗(yàn)

③ 氣體腐蝕試驗(yàn)

④ 循環(huán)腐蝕試驗(yàn)（CCT）

⑤ 腐蝕膏試驗(yàn)

⑥ 耐溶劑試驗(yàn)（耐酸堿、汽油等各種溶劑）

其中，中性鹽霧、冷凝水水霧、氣體腐蝕和循環(huán)腐蝕試驗(yàn)是最常用的加速腐蝕試驗(yàn)，在汽車零部件的防腐測(cè)試中被廣泛使用。

2.1.性鹽霧試驗(yàn)

汽車零部件的中性鹽霧測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下幾種：

① ISO 9227-2006

② ASTM B 117-2009

③ JIS Z 2371-2000

④ GMW3286-2006

⑤ NES M0140-2001

雖然這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的中性鹽霧試驗(yàn)的參數(shù)略有差異，但可以總結(jié)為：

試驗(yàn)溫度：(35±2)℃；

氯化鈉溶液濃度：(5±0.5)%；

溶液pH值：6.5～7.2；

鹽霧沉降量：1～2mL / h·80cm2；

樣品放置方式：與垂直方向成15～30°或按正常使用狀態(tài)放置。

上述標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于檢測(cè)機(jī)構(gòu)來說，需要細(xì)致科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貞?yīng)用，然而對(duì)于生產(chǎn)廠家來說，他們更關(guān)注的是產(chǎn)品的鹽霧測(cè)試周期和合格判定。因此，我將生產(chǎn)廠家的關(guān)注點(diǎn)分為以下兩點(diǎn)。

2.1.1.試周期

中性鹽霧試驗(yàn)的測(cè)試周期，主要有兩種，一種是試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)推薦的周期，如ISO 9227-2006推薦的試驗(yàn)周期 為 2h、4h、6h、8h、24h、48h、72h、96h、144h、168h、240h、480h、720h、1000h。但這些推薦時(shí)間，沒有針對(duì)性指出何種產(chǎn)品適用，生產(chǎn)廠家很難選擇。

另一種是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，例如GB/T 14093.4-2009《機(jī)械產(chǎn)品環(huán)境技術(shù)要求 工業(yè)腐蝕環(huán)境》規(guī)定，如表1。

這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)生產(chǎn)工藝，規(guī)定了測(cè)試周期和合格判定，配合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，使用起來簡(jiǎn)單直接，可以大大減少生產(chǎn)廠家的困惑。

2.1.2.果評(píng)價(jià)

汽車零部件經(jīng)受中性鹽霧試驗(yàn)之后，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)果評(píng)價(jià)，我們可以根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，分為以下兩種情況：

2.1.2.1.機(jī)覆蓋層產(chǎn)品：平板樣品按照ISO 10289-1999評(píng)級(jí)；零部件成品按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。圖1是ISO 10289-1999附錄B性能評(píng)級(jí)圓點(diǎn)圖。

2.1.2.2.機(jī)涂層產(chǎn)品：平板樣品按照ISO 4628-1～-5、和 -8評(píng)級(jí)，或者按 ASTM D 714、ASTM D 610、ASTM D 1654等標(biāo)準(zhǔn)；零部件成品按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。圖2是ASTM D 610的起泡等級(jí)評(píng)級(jí)圖。

結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)的參考圖，我們可以很方便地評(píng)價(jià)中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果，從而得出科學(xué)準(zhǔn)確的判定。

2.2.凝水水霧試驗(yàn)

汽車零部件的冷凝水水霧測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下這幾種：① ISO 6270-2：2005；② DIN 50017-1982；③GMW 14729-2007

這些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試對(duì)象，主要是橡膠、有機(jī)油漆涂層產(chǎn)品， 如汽車雨刮器，如圖3。

其中，最常用的方法是CH，即恒溫冷凝水試驗(yàn)，測(cè)試周期有240h、500h、1000h等。

試驗(yàn)完成之后，檢查產(chǎn)品的外觀變化，如：

生銹

起泡

變色

附著力

有時(shí)還根據(jù)需要，檢測(cè)產(chǎn)品的力學(xué)性能等。

2.3.體腐蝕試驗(yàn)

汽車零部件的氣體腐蝕測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下幾種：

① ISO 6988-1985

② ISO 3231-1993

③ DIN 50018-1997

④ IEC 60068-2-42：2003

⑤ IEC 60068-2-43：2003

⑥ IEC 60068-2-60：1995

表1.霧試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間和合格標(biāo)準(zhǔn)

表2.試參數(shù)的差異

⑦ EIA-364-65A-1997

這些標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩大類，一類是高濃度二氧化硫氣體腐蝕試驗(yàn)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為ISO 6988-1985、ISO 3231-1993和DIN 50018-1997。這是戶外強(qiáng)腐蝕加速試驗(yàn)，也可以模擬大氣污染嚴(yán)重地區(qū)的酸雨效應(yīng)，如圖4。測(cè)試對(duì)象一般為各類鋼合金、無機(jī)覆蓋層和油漆涂層等耐強(qiáng)腐蝕產(chǎn)品。

另一類是低濃度單種多種氣體腐蝕試驗(yàn)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 為 IEC 60068-2-42：2003、IEC 60068-2-43：2003、IEC 60068-2-60：1995 和 EIA-364-65A-1997， 主 要 是 SO2、H2S、NO2和Cl2等有毒的腐蝕性氣體。這些氣體的作用場(chǎng)所，有街道-汽車尾氣、工廠車間、電信中心、工業(yè)儀器設(shè)備室和辦公室等。測(cè)試對(duì)象一般是各類汽車電子產(chǎn)品、PCB板、USB插頭和各種連接器等，如圖5。

氣體腐蝕試驗(yàn)結(jié)束之后，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行耐腐蝕評(píng)價(jià)，按照標(biāo)準(zhǔn)分類：

2.3.1.濃度二氧化硫：

① 樣品的外觀變化；

② 產(chǎn)品的功能。

2.3.2.濃度單種多種氣體：

① 樣品的外觀變化；

② 觸點(diǎn)的接觸電阻

③ 產(chǎn)品的功能。

2.4.環(huán)腐蝕試驗(yàn)

汽車零部件的循環(huán)腐蝕測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，常用以下幾種：

① GMW14872-2010

② 日系汽車腐蝕試驗(yàn)CCT-Ⅰ；

③ ISO 14993-2001

④ SAE J2334-2002

研究表明，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)比中性鹽霧試驗(yàn)更加接近戶外自然狀態(tài)下的腐蝕情況。目前許多世界先進(jìn)的汽車制造公司都將循環(huán)腐蝕試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)汽車零部件耐腐蝕性能的測(cè)試方法。其中，標(biāo)準(zhǔn)GMW14872-2010規(guī)定的腐蝕試驗(yàn)和日系汽車腐蝕試驗(yàn)CCT-Ⅰ是使用最廣泛的循環(huán)腐蝕測(cè)試。

表3.據(jù)GMW15356、GMW15357和GMW15358標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)樣品的生紅銹等級(jí)

表4.據(jù)GMW15359標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)樣品的白色腐蝕物等級(jí)

2.4.1.用汽車公司的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)（GMW14872-2010）

標(biāo)準(zhǔn)GMW14872-2010規(guī)定的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)按測(cè)試要求，分為外觀腐蝕（cosmetic corrosion——exposures 0、A、B、和C）和功能腐蝕（functional——exposure D），具體條件如圖6。

該試驗(yàn)用來評(píng)價(jià)內(nèi)外汽車零部件的耐腐蝕性能，主要有四個(gè)特點(diǎn)。

① 每個(gè)循環(huán)分為三個(gè)階段，每階段8小時(shí)，共24小時(shí)。其中，第一階段即周圍環(huán)境，可根據(jù)特殊要求，加入環(huán)境應(yīng)力，如污染物（鹽、砂礫、粉塵）、熱沖擊、機(jī)械等；

② 溶液組分為0.9%的NaCl，0.1%的CaCl2，0.075%的NaHCO3；

③ 采取手動(dòng)或自動(dòng)噴淋方式，每循環(huán)噴淋1-4次，使樣品表面濕潤(rùn)/滴水，不是傳統(tǒng)中性鹽霧的噴霧方式；

④ 測(cè)試過程需要“coupon”控制腐蝕速率，coupon是指符合SAE 1008-1010或SAE J2329 CR1E的碳鋼或冷軋鋼，詳細(xì)參數(shù)見下例圖7。

循環(huán)腐蝕試驗(yàn)結(jié)束之后，根據(jù)測(cè)試要求作評(píng)價(jià)：

外觀腐蝕（cosmetic corrosion）：主要是依據(jù)GMW 15356-2009、 GMW 15357-2009、 GMW 15358-2009和GMW 15359-2009進(jìn)行檢查。起泡等級(jí)可按照ASTM D 610或其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

劃痕的腐蝕情況需按照GMW15282-2006進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要分為劃痕最大值和劃痕平均值，具體測(cè)量方法如圖8、9。

功能腐蝕（functional）：按照有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行通電/安裝運(yùn)行等性能檢查。

2.4.2.系汽車腐蝕試驗(yàn)CCT-Ⅰ

這是一些日本汽車制造商制定的汽車耐腐蝕性測(cè)試方法，具體條件為：

該試驗(yàn)在日系汽車零部件的耐腐蝕性能測(cè)試中被廣泛使用，主要有以下特點(diǎn)：

① 每個(gè)循環(huán)分為三個(gè)階段，共8小時(shí)；

② 每個(gè)階段的條件轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過30分鐘；

③ 鹽霧階段采用傳統(tǒng)中性鹽霧的噴霧方式，具體參數(shù)為：

試驗(yàn)溫度：(35±2)℃

氯化鈉溶液濃度：(5±0.5)%

溶液pH值：6.5～7.2

鹽霧沉降量：1～2mL / h·80cm2

樣品放置方式：與垂直方向成15～30°或按正常使用狀態(tài)放置。

試驗(yàn)結(jié)束之后，根據(jù)測(cè)試要求作評(píng)價(jià)：

外觀：按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)樣品表面的起泡、開裂、生銹、變色等腐蝕情況，如樣品為鋼板，還可以評(píng)價(jià)腐蝕損失量等情況。

功能：按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或要求評(píng)價(jià)產(chǎn)品測(cè)試前后的性能。

3.束語(yǔ)

汽車零部件的耐腐蝕試驗(yàn)種類繁多，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也多種多樣，其中使用最廣泛的是中性鹽霧、冷凝水/水霧、氣體腐蝕和循環(huán)腐蝕試驗(yàn)。根據(jù)產(chǎn)品的使用環(huán)境，通過選擇合適的試驗(yàn)，可較好地模擬汽車零部件在使用環(huán)境中的腐蝕情況，從而改善生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]ISO 9227：2006, Corrosion tests in artif i cial atmospheres — Salt spray tests

[2]GB/T 14093.4-2009, 機(jī)械產(chǎn)品環(huán)境技術(shù)要求 工業(yè)腐蝕環(huán)境

[3]ISO 10289-1999, Methods for corrosion testing of metallic and other inorganic coatings on metallic substrates - Rating of test specimens and manufactured articles subjected to corrosion tests

[4]ASTM D 610-2008, Standard Practice for Evaluating Degree of Rusting on Painted Steel Surfaces

[5]ISO 6270-2：2005, Paints and varnishes - Determination of resistance to humidity - Part 2： Procedure for exposing test specimens in condensation-water atmospheres

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[7]GMW14729-2007, Procedures for High Humidity Test

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[9]GMW15356-2009, Sheet Metal Rating Scale

[10]GMW15357-2009, Component Rating Scale

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[13]GMW15282-2006, Corrosion/Undercutting Scribe Creepback

[14]NES M0158, Methods of Compound Corrosion Test

The Research and Analysis of Corrosion on Vehicular Parts

This paper introduces four types of anti-corrosion testing of vehicular parts, as well as their function, characteristics and evaluation method.

vehicular parts；corrosion；evaluation

車漢生，男，工程師，長(zhǎng)期從事材料腐蝕檢測(cè)認(rèn)證工作。