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发表于 2020-11-27 13:40:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
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【汽车材料网】盐雾腐蚀试验标准及在汽车行业中的应用
来源:期刊-《中国新技术新产品》;作者:魏俊峰

(帅测(上海)检测技术有限公司)
摘 要:大部分工业产品都要经过盐雾腐蚀试验,特别是汽车行业出产的产品,通过盐雾试验模拟出汽车部件在大气环境中的腐蚀情况,科学评价部件各方面性能。该文从汽车行业作为切入点,主要研究盐雾腐蚀试验标准以及具体应用,首先介绍盐雾试验概念、种类及特点,接下来分析汽车材料用循环盐雾标准方法,最后深入研究汽车行业中单相试验、综合盐雾腐蚀试验,希望为汽车行业今后的盐雾腐蚀试验提供一定的参考借鉴。


关键词:盐雾腐蚀试验;标准;汽车;循环盐雾
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前言
盐雾腐蚀试验可以模拟出大气环境下的盐雾腐蚀,并且加快整个腐蚀进度,在短时间内就可以得到试验结果,在汽车行业发挥重要作用,可以测试产品的可靠性及品质。最开始出现的盐雾试验类型为中性盐雾试验,腐蚀环境贴近中性,在此基础上出现了各类试验,例如ASS、CASS]盐雾腐蚀试验可以模拟出大气环境下的盐雾腐蚀,并且加快整个腐蚀进度,在短时间内就可以得到试验结果,在汽车行业发挥重要作用,可以测试产品的可靠性及品质。最开始出现的盐雾试验类型为中性盐雾试验,腐蚀环境贴近中性,在此基础上出现了各类试验,例如ASS、CASS]盐雾是常见是一种常见的大气腐蚀,存在自然环境中,腐蚀破坏性相对较强。盐雾中含有大量的氯离子,会直接穿透金属材料的表面,氧化及防护层都无法阻隔氯离子,在穿越材料表面以后,就会与金属发生电化学反应,对材料造成巨大的破坏,表面腐蚀的同时还会改变原有性能,长时间腐蚀后还会通过空隙及裂缝投入产品内部,进一步腐蚀。
1.2 盐雾试验
盐雾腐蚀对于金属材料的破坏较大,为了减少盐雾腐蚀,可以开展盐雾试验,通过实验室模拟出大气盐雾腐蚀的状态,较天然环境相比较,实验室模拟的盐雾腐蚀更强烈,氯化物浓度可以达到大气环境的几倍到几十倍,这样可以快速在实验室显现出现金属材料的腐蚀情况。在实验室24h]盐雾腐蚀对于金属材料的破坏较大,为了减少盐雾腐蚀,可以开展盐雾试验,通过实验室模拟出大气盐雾腐蚀的状态,较天然环境相比较,实验室模拟的盐雾腐蚀更强烈,氯化物浓度可以达到大气环境的几倍到几十倍,这样可以快速在实验室显现出现金属材料的腐蚀情况。在实验室24h]现阶段,最为常用的试验方法就是中性盐雾试验,也是出现最早的试验方法。在中性盐雾试验过程中,要连续提供盐雾,温度在35 ℃左右,湿度在95%以上,采用氯化钠盐水(5%的浓度)制作1 ~2mL/(h·80 cm2)的沉降量,将盐雾沉降到被测物体表面,然后根据实际需求确定试验时间,确定腐蚀情况[1]。

2.2 醋酸盐雾试验
在中性盐雾试验的基础上,开发出来醋酸盐雾试验,试验条件与中性盐雾试验基本一致,但是还要掺入一定量的冰醋酸,可以达到调节pH]在中性盐雾试验的基础上,开发出来醋酸盐雾试验,试验条件与中性盐雾试验基本一致,但是还要掺入一定量的冰醋酸,可以达到调节pH]近些年我国经济飞速发展,同时也带动工业发展,盐雾试验的腐蚀速度也需不断加快,所以更多的产品测验采取铜加速醋酸盐雾试验,将试验温度提高至50 ℃,在原来氯化钠溶液中添加少量氯化铜,可以大幅度增加腐蚀程度。同时pH 值一般设定在3.1~3.3 ,腐蚀程度超过醋酸盐雾试验,腐蚀速度可以达到中性盐雾试验的8 倍左右。

2.4 交变盐雾试验
交变盐雾试验属于综合性的试验,将不同测试条件综合运用,在实验室组合循环,这样可以让模拟环境更加贴近现实生活,被测部件处于潮态环境,不仅腐蚀表面,还会对产品内部产生一定的腐蚀,在交变盐雾试验过程中,会交替转换两种环境,一种为盐雾环境,另一种为湿热环境,在模拟试验结束以后,可以检测电性能及机械性能,主要用于测试空腔型整机产品[2]。

<span]交变盐雾试验属于综合性的试验,将不同测试条件综合运用,在实验室组合循环,这样可以让模拟环境更加贴近现实生活,被测部件处于潮态环境,不仅腐蚀表面,还会对产品内部产生一定的腐蚀,在交变盐雾试验过程中,会交替转换两种环境,一种为盐雾环境,另一种为湿热环境,在模拟试验结束以后,可以检测电性能及机械性能,主要用于测试空腔型整机产品[2]。

<span]循环腐蚀盐雾试验的加速性主要体现在3个方面。
1)盐雾持续喷射,保证表面腐蚀持续进行。在循环盐雾腐蚀过程中,会将定量的盐雾喷射出去,被测件会出现一系列的变化,包括生锈、气泡等,而盐雾在这个过程中持续供应,可以持续腐蚀被测件。
<span]1)盐雾持续喷射,保证表面腐蚀持续进行。在循环盐雾腐蚀过程中,会将定量的盐雾喷射出去,被测件会出现一系列的变化,包括生锈、气泡等,而盐雾在这个过程中持续供应,可以持续腐蚀被测件。
<span]2)湿热阶段盐雾积累会扩散到被测件内部。在被测件进入到湿热阶段以后,虽然没有向表面喷射盐雾,但是原来积累的盐雾还会附着在被测件物体表面,在湿热环境下向内部渗透,深度腐蚀被测件。
3)干燥阶段加快表面腐蚀速率。在被测件进入到干燥阶段以后,相对湿度会逐渐性降低,这就增加盐溶液浓度,腐蚀性更强,加快对被测件的腐蚀。
<span]3)干燥阶段加快表面腐蚀速率。在被测件进入到干燥阶段以后,相对湿度会逐渐性降低,这就增加盐溶液浓度,腐蚀性更强,加快对被测件的腐蚀。
<span]在循环腐蚀盐雾试验过程中,被测件始终处于循环交替的状态,传统盐雾试验方法过于简单,仅仅在被测件的表面出现严重腐蚀,虽然会渗透到内部,但是腐蚀模拟会偏离实际情况,而循环交替腐蚀将干燥、湿热及盐雾3个状态循环交替,模拟的环境更加贴近真实,加快测试速度,同时让试验结果更加准确真实。

3.2 复杂性
循环盐雾实验模拟出的环境更加贴近大气环境,并且循环组成较多,可以结合实际测试需求合理选择,尽可能贴近使用环境,试验的复杂性更高。由于循环盐雾腐蚀需要切换多个循环组合,为此需要安排专门的操作人员,近些年,随着科技水平不断提升,已经可以利用单个试验箱完成所有的试验任务,但是目前国产试验箱无法支持所有试验,一些进口产品能够完成。

<span]循环盐雾实验模拟出的环境更加贴近大气环境,并且循环组成较多,可以结合实际测试需求合理选择,尽可能贴近使用环境,试验的复杂性更高。由于循环盐雾腐蚀需要切换多个循环组合,为此需要安排专门的操作人员,近些年,随着科技水平不断提升,已经可以利用单个试验箱完成所有的试验任务,但是目前国产试验箱无法支持所有试验,一些进口产品能够完成。
<span]循环盐雾试验最早应用在汽车行业,可以有效评价产品的可靠性,主要有以下3 种循环盐雾标准方法。
4.1 CCT循环
该方法主要以中性盐雾方法作为基础,增加干燥、湿热2个环节,后续经过多次优化改进,已经发展到CCT]该方法主要以中性盐雾方法作为基础,增加干燥、湿热2个环节,后续经过多次优化改进,已经发展到CCT]该方法最早应用在美国,采取叠加环境组合,环境温度为25℃及45%相对湿度,持续8 h 后进入湿热阶段,接下来进入干燥环节,该方法可以根据实际环境加入盐雾,同时还可以加入机械冲击、砂砾等因素,选用该方法时可以结合汽车测试部件选择循环次数。

4.3 SAE J2334
该方法为国际发布的标准方法,温度为25]该方法为国际发布的标准方法,温度为25]该方法主要用于德国,应用相对广泛,地接盐雾、湿热及存储环境,首先保持中性盐雾状态,持续4 h 后进入环境温度,最后为湿热阶段,该方法取消了干燥阶段,用于测试涂层车身、薄板及结构组件。

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在汽车工业中的单项与综合盐雾、腐蚀试验
随着科技水平的提升,人们对汽车产品品质提出更高的要求,无论在设计、研发等阶段,都要加强对检验手段的合理运用,设计阶段关注产品功能的同时,还要关注使用寿命,但是日常环境无法短时间观察产品性能,需要较长的观察时间,这就需要运用盐雾腐蚀试验,特别是汽车产品大部分时间都暴露在空气中,难免出现盐雾腐蚀[4]。

<span]随着科技水平的提升,人们对汽车产品品质提出更高的要求,无论在设计、研发等阶段,都要加强对检验手段的合理运用,设计阶段关注产品功能的同时,还要关注使用寿命,但是日常环境无法短时间观察产品性能,需要较长的观察时间,这就需要运用盐雾腐蚀试验,特别是汽车产品大部分时间都暴露在空气中,难免出现盐雾腐蚀[4]。

<span]现阶段,我国汽车工业主要采用单项试验,其中比较关键的试验项目包括冷凝试验、盐雾试验等。冷凝实验虽然操作简单,但是无法保证结果的准确性,实际结果与试验顺序关联较大。在长期潮湿和结露水分蒸发2 种情况下,会得到完全不同的实验结果,而盐雾试验会根据汽车部件改变腐蚀类型,所以单项试验存在一个严重的问题,虽然可以大量重复同类试件,达到补偿的目的,但是无法保证实验室模拟环境与大气环境的相关性。最开始德国某商协会就开始研究盐雾试验,主要研究方向是试验环境与大气环境的相关性,同时根据研究得到的结果制定了一系列的标准。例如,在测试汽车油漆工艺时,要选择可以模拟汽车行进期间腐蚀状态,重点观察联接处、边缘处等位置。
已有研究表明,实验室盐雾试验效果符合测试要求,并且加快试验模拟的进度,按照试验标准测试时,可以大幅度缩短时间,例如在大气环境测试汽车部件需要花费4~6星期时间,但是盐雾试验4~6个循环就可以完成测试。即使构件拥有多层结构,也可以很好地模拟出构件的腐蚀过程,单次循环可以达到大气环境测试3]已有研究表明,实验室盐雾试验效果符合测试要求,并且加快试验模拟的进度,按照试验标准测试时,可以大幅度缩短时间,例如在大气环境测试汽车部件需要花费4~6星期时间,但是盐雾试验4~6个循环就可以完成测试。即使构件拥有多层结构,也可以很好地模拟出构件的腐蚀过程,单次循环可以达到大气环境测试3]综合试验是在单项试验的基础上发展而来,增加了很多不同的模拟环境,主要为盐雾阶段、干燥阶段及湿热阶段,不同组合阶段可以交替循环,这样可以让实验室环境更加贴近现实情况,同时还可以达到加快试验速度的目的。现阶段,国际上已经出现大量标准的汽车材料用循环盐雾标准方法,例如CCT 循环、GMW 14872、SAE J2334、PV 1210 等,可以根据实际需求选择。在确定循环试验方法以后,还要注意考虑到汽车部件的测试要求,确定科学的试验组合,才能达到预计的试验效果。

5.3 试验手段的难点及解决办法在盐雾试验过程中,经常会遇到一些难点问题,主要包括以下2个方面。

5.3.1 交变试验的温度及气候控制问题
为了更加贴近现实环境,盐雾试验还可以加入气候因素,这就要求设备控制系统拥有对应的功能,国外产品基本上采用模块式结构,配备直接温度控制系统,这种系统的各方面性能较为优越,在循环时可以利用辅助热交换介质缓冲,让试验箱始终保持稳定,温度及湿度不会出现剧烈变化,这样才能保证试验的稳定性。除此之外,直接温度控制系统优势众多,在接近湿度饱和的状态中,也可以持续试验。

<span]为了更加贴近现实环境,盐雾试验还可以加入气候因素,这就要求设备控制系统拥有对应的功能,国外产品基本上采用模块式结构,配备直接温度控制系统,这种系统的各方面性能较为优越,在循环时可以利用辅助热交换介质缓冲,让试验箱始终保持稳定,温度及湿度不会出现剧烈变化,这样才能保证试验的稳定性。除此之外,直接温度控制系统优势众多,在接近湿度饱和的状态中,也可以持续试验。
<span]盐雾腐蚀试验可以测试汽车部件多方面性能,真实还原出大气盐雾腐蚀环境,被广泛运用到汽车测试工作。现阶段,主要采用循环腐蚀盐雾试验,可以交替转换不同的腐蚀环境,提高测试的准确性,在盐雾腐蚀过程中,要结合汽车部件选择试验方法,才能达到事半功倍的效果,同时要注意引进先进的试验设备,才能让试验结果更加真实有效。



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