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[防腐蚀标准与检测] 典型车企循环腐蚀试验标准解读

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发表于 2020-4-26 09:13:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

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典型车企循环腐蚀试验标准解读

张斌 1,*,张志松 2
(1.吉利汽车研究院(宁波)有限公司,浙江 宁波 315336; 2.中汽研汽车检验中心(天津)有限公司,天津 300300)
【中国汽车材料网】摘要:对奔驰、宝马、大众、通用、日产及一些新能源车企用的循环盐雾腐蚀试验标准进行了介绍和解读,包括ISO 11997-1、PV 1210、GMW 14872、M0158和GB/T 2423.18,为国内自主品牌车企建立相关标准提出了建议。
关键词:汽车;循环盐雾腐蚀试验;标准;解读

[size=1em]盐雾试验常用于考察金属材料和产品的耐腐蚀性能,为提高产品性能提供依据。经过多年发展,盐雾试验技术已从单一的中性盐雾试验和铜加速醋酸盐雾试验向循环腐蚀试验转变。循环腐蚀试验的特点如下:(1)具有更高的人工加速腐蚀速率;(2)经过循环腐蚀测试后,样品的相对腐蚀率、结构及形态与户外的腐蚀情况相似,更接近真实的户外暴露试验;(3)能有效评价众多腐蚀机制,如一般腐蚀、电化学腐蚀、缝隙腐蚀、空腔腐蚀等。

[size=1em]目前国内各大车企循环盐雾试验标准的内容各异,但试验环节大致相同,都是将盐雾、润湿、干燥、储存等环节进行组合循环,并与时间控制相结合,使样品在试验中多次发生干湿转变和高低温转变。

[size=1em]本文对几种典型的循环盐雾腐蚀试验标准(见表 1)进行分类、对比和分析,为我国自主品牌车企开发适合自身的循环盐雾腐蚀试验标准提供参考。

[size=0.8em]表1 几种典型循环腐蚀试验标准分类

Table 1 Classification of typical cyclic corrosion test standards

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1 德国奔驰、宝马参照的ISO 11997-1中的循环B

[size=1em]ISO 11997-1标准针对的是油漆、清漆等类似涂层产品的测试,共包含4种循环方法,通过盐雾箱配制规定的盐溶液来模拟户外恶劣条件(如海洋环境)。本文主要介绍循环B方法,它是以VDA 621-415循环为基础,被广泛应用于欧洲各国,针对热固型涂料产品,与实际自然腐蚀环境具有较好的关联性。

1.1 盐溶液配方和喷雾方式

[size=1em]采用ISO 3696中规定的2级纯水(25 °C电导率< 1 μS/cm)配制,所用氯化钠为分析纯或分析纯以上,质量浓度为(50 ± 5) g/L。

[size=1em]盐雾喷射、沉降,收集的盐溶液的 pH 为 6.5~7.2,每 80 cm2面积的平均沉降量为 1~2 mL/h。

1.2 试验内容

[size=1em]1个循环周期为168 h,试验工时120 h,存放工时48 h,包括盐雾、冷凝(CH)、室温存放三个阶段。样品与垂直方向呈(20 ± 5)°放置,具体见表 2。

[size=0.8em]表2 ISO 11997-1标准中循环B的试验内容

Table 2 Test procedure of Cycle B in ISO 11997-1 standard

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1.3 特点

[size=1em](1) 未规定1个循环标准腐蚀板的腐蚀强度,企业标准的参考值为125~170 g/m2,通过酸洗浸泡20 min 来除锈。

[size=1em](2) 未规定温湿度转换时间。

2 德国大众的PV 1210

[size=1em]PV 1210用于具有不同防腐涂层的全涂装油漆车身、车身钢板、结构组合件、结构件的样品检验及批量检验中的腐蚀检测,用来检验和评价静态载荷下的防腐特性。

2.1 盐溶液配方和喷雾方式

[size=1em]盐雾阶段的相关参数均参照 ISO 9227,水的电导率[(25 ± 2) °C]≤20 μS/cm,氯化钠为化学纯或化学纯以上,质量浓度为(50 ± 5) g/L,溶液 pH 为 6.5~7.2。

[size=1em]盐雾喷射、沉降,每 80 cm2面积的沉降量为 1~2 mL/h。

2.2 试验内容

[size=1em]1个周期为168 h,试验工时120 h,存放工时48 h,包括盐雾、室温存放、冷凝三个阶段,见表3。

[size=0.8em]表3 PV 1210标准的试验内容

Table 3 Test procedure of PV 1210 standard

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2.3 特点

[size=1em](1) 是 DIN EN ISO 9227、ISO 554-23/50 和 DIN EN ISO 6270-2 三种环境测试的组合。

[size=1em](2) 没有针对不同的零件分别制定不同的循环过程,只是规定了不同循环时间,可进行5、15、30、60或90个循环。

[size=1em](3) 评判方式包括腐蚀种类(涂层或基材腐蚀)、腐蚀形式(表面腐蚀或边缘腐蚀)和腐蚀情况(如附着力是否下降,是否有气泡产生)。

[size=1em](4) 未规定温湿度转换时间。

3 美国通用的GMW 14872

[size=1em]GMW 14872是用于全球各地环境区域的验证试验、开发试验以及质量控制试验的标准,该过程对评价各类腐蚀机制(如一般腐蚀、电偶腐蚀、裂缝腐蚀等)都非常有效。该标准适用于车身底盘零件、发动机舱零件、外饰零件、车身钢板、次级表面、内饰零件等。

3.1 盐溶液配方和喷雾方式

[size=1em]0.9%氯化钠 + 0.1%氯化钙 + 0.075%碳酸氢钠,使用分析纯或分析纯以上的化学试剂配制得到,配制用水为电导率(25 °C)≤5 μS/cm的纯水,pH未作要求。配制盐溶液时,应待前一种试剂完全溶于水后方可加入另一种,否则可能会产生固体不溶物,影响试验结果。

[size=1em]采用喷洒方式,通过顶喷模拟降雨使零件表面浸润、滴水。首次喷雾应在室温阶段的起始位置开始,下次喷雾应在上次喷雾结束1.5 h后开始。产品所在整车部位不同,喷射盐雾的次数就不同。

3.2 试验内容

[size=1em]1个循环周期为168 h,试验工时120 h,存放工时48 h(也可选择连续工作168 h),包括室温、冷凝、干燥三个阶段,具体见表4。

[size=0.8em]表4 GMW 14872标准的试验内容

Table 4 Test procedure of GMW 14872 standard

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3.3 特点

[size=1em](1) 盐溶液中的氯化钠、氯化钙模拟了冬季道路融雪剂的路况,呈弱碱性。

[size=1em]即使《社区矫正实施办法》中细化了社区矫正制度,规定了社区矫正的工作主体机构、人员队伍、工作程序等内容,为我国的社区矫正工作填补了些许空白,但是对于具体程序的规定仍缺乏可操作性。而且,青海省也未出台指导本省社区矫正工作的实施细则,这引发了实践中社区矫正工作的众多难题。例如,对于社区服刑人员教育、管理、奖惩的方式、方法等项目内容规定单一,缺乏可选择性,而对于公安机关、检察机关、法院、司法行政关等各部门的工作如何有效地衔接配合等方面的内容规定不够详尽,易造成“都不管”或“都要管”的无序局面。

[size=0.8em]表5 不同车身区域的喷洒次数和耐蚀性要求

Table 5 Spray times and requirements of corrosion resistance for different areas of car body

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[size=1em](3) 腐蚀情况检查:在预定的循环结束后,根据GMW 15356、GMW 15357、GMW 15358和GMW 15359的要求检查样品。起泡情况按ASTM D610评价,划痕腐蚀按GMW 15282评价,功能腐蚀按照产品的相关标准要求进行通电、安装运行等性能检查。

[size=1em](4) 盐雾过程腐蚀强度的标定:该标准使用的腐蚀板为SAE 1008-1010,并且在试验过程中伴随样品同时进行,优先使用物理方法处理腐蚀板,即采用喷砂机去除锈迹。腐蚀板使用数量和取出频次见表6。

[size=0.8em]表6 GMW 14872试验过程中腐蚀板的使用数量和取出频次

Table 6 Recommended number of test pieces and removal frequency during test process according to GMW 14872 standard

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[size=1em](5) 规定了温湿度转换时间:室温阶段到冷凝阶段的转换时间不得超过1 h,冷凝阶段到干燥阶段的转换时间不得超过3 h。

4 日产的M0158

[size=1em]M0158针对不同零部件的腐蚀程度制定了CCT-I、CCT-IV和CCT-V三种不同的循环方法,以便更加真实地模拟实际的腐蚀环境。CCT-I用于一般腐蚀的零部件,如车身部件、紧固件等;CCT-IV用于车身外板等腐蚀较严重的部件;CCT-V用于内部腐蚀严重的部件,由中性盐雾改为盐水浸泡,试验条件比CCT-I和CCT-IV更严苛。

4.1 盐溶液配方和喷雾方式

[size=1em]盐雾阶段的相关参数均参照 NES M0140,水的电导率[(25 ± 2) °C]< 1 μS/cm,采用 JIS K 8150 标准中 1 级或 1 级以上的氯化钠,质量浓度为(50 ± 5) g/L,溶液 pH 为 6.5~7.2。

[size=1em]盐雾喷射、沉降,每80 cm2面积的沉降量为1~2 mL/h。喷雾时盐溶液不能直接喷射到试样表面,且试验箱顶部、箱盖积留的液滴不得落在试样表面。

4.2 试验内容

[size=1em]CCT-I、CCT-IV和CCT-V的1个循环周期分别为8、24和2 h,具体步骤见表7。

[size=0.8em]表7 CCT-I、CCT-IV和CCT-V的试验内容

Table 7 Procedures of CCT-I, CCT-IV, and CCT-V tests

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4.3 特点

[size=1em](1) 细分腐蚀区域,针对不同的零件制定不同的腐蚀标准,模拟环境更真实。

[size=1em](2) CCT-IV试验周期为50个循环,约1200 h,电镀钢板与冲绳暴露试验的腐蚀结果被认为具有较强的正相关性。

[size=1em](3) 规定了温湿度转换时间,具体见表8。

[size=0.8em]表8 CCT-I、CCT-IV和CCT-V的转换条件

Table 8 Conversion conditions of CCT-I, CCT-IV, and CCT-V tests

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5 电池包循环盐雾试验标准

[size=1em]GB/T 31467.3《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法》规定了电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统安全性的要求和测试方法,其中循环盐雾试验参照GB/T 2423.18标准的严酷等级(5)进行。

5.1 盐溶液配方和喷雾方式

[size=1em]水的电导率[(25 ± 2) °C]不高于20 μS/cm,使用化学纯或分析纯氯化钠,盐溶液的氯化钠质量分数为 5% ± 0.1%,配制溶液的 pH 为 6.5~7.2。

[size=1em]喷雾方式为盐雾喷射、沉降。

5.2 试验内容

[size=1em]1个循环周期为168 h,试验工时96 h,存放工时72 h,包括盐雾、湿热和室温存放三个阶段,试验一共进行4周,共计28 d,具体过程见表9。

5.3 特点

[size=1em](1) 要求试验后蓄电池包或系统无泄漏、外壳破裂、着火或爆炸现象。

[size=0.8em]表9 GB/T 2423.18的试验内容

Table 9 Test procedure of GB/T 2423.18 standard

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[size=1em](2) 样品一般平放在盐雾箱中,每80 cm2面积的盐雾沉降量为1~2 mL/h,在试验前检查沉降量,且喷雾时间不应少于8 h。

[size=1em](3) 对温湿度转换时间无要求。

6 总结6.1 影响循环盐雾试验结果的因素

[size=1em]影响循环盐雾试验结果的因素主要包括温度、相对湿度、温湿度转换时间、盐溶液(如配方、pH)。

[size=1em]当温度和相对湿度随试验程序从室温到湿热再到干燥而高低交变时,水分蒸发和盐沉积会导致样品表面盐溶液的浓度较高而令腐蚀加快。除此之外,在由湿变干的过程中,样品表面与氧气充分接触,也会直接加速腐蚀。因此,温湿转换阶段的腐蚀率最高,对腐蚀结果有重要影响。

[size=1em]盐溶液中NaCl的质量分数为5%时,氧含量达到相对饱和状态,氧的去极化能力最强,腐蚀最快。为了避免盐溶液在空气中受其他因素影响而呈酸性或碱性,一般规定溶液的pH为6.5~7.2。

[size=1em]另外,欧美国家在冬季进行道路融雪时,为适应更低的冰点使用环境,普遍在氯化钠溶液中加入氯化钙,如GMW 14872标准就规定盐溶液中要加CaCl2。

6.2 监控循环盐雾试验过程应引入标准物质

[size=1em]试验过程中,除了要监控设备参数是否在标准要求的范围内,还应监控标准物质的质量损失是否在偏差范围内,以便准确把握试验进程,避免试验结果的“过”或“欠”。

6.3 建议

[size=1em]自主品牌车企应通过积累大量试验数据,找出循环腐蚀试验数据与整车道路强化腐蚀试验数据的相关性。

[size=1em]在产品正向开发的软模前期,通过对汽车不同区域的总成和零部件进行有针对性的循环盐雾试验验证,一方面可以提前对产品腐蚀问题进行整改,缩短产品验证周期,降低研发成本,另一方面可强化车企的试验验证能力与产品设计开发能力,有利于提升自主品牌车企在防腐领域的核心研发能力。




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