車(chē)身材料腐蝕試驗(yàn)相關(guān)性研究

王添琪,馬瓊,李子濤

(1.安徽江淮汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)身底盤(pán)，與車(chē)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(pán)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(chē)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。

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