汽车材料大气腐蚀和实验室加速循环腐蚀试验方法研究
简要介绍了汽车零部件及材料实验室循环腐蚀试验方法标准制定的背景和意义，分析了实验室循环腐蚀试验方法与室外腐蚀方法的相关性，并向新的SAE-中国汽车腐蚀防护与老化分支标准建议了与室外腐蚀相关性较好的实验室循环腐蚀试验方法。
关键词:循环腐蚀试验；室外加速腐蚀试验；室外自然腐蚀试验；汽车零部件和材料。
在长期的使用过程中，汽车零部件及其材料受到自然环境中的温度、湿度和氯离子的影响，会逐渐出现腐蚀、起泡、开裂等腐蚀现象，并伴随着汽车零部件性能的衰减，终影响车辆的使用和安全。因此，汽车腐蚀问题越来越受到重视。
随着新能源汽车的快速发展和汽车轻量化的发展，汽车的防腐问题面临着新的挑战。
过去，中性稳态盐雾试验方法广泛应用于汽车行业，在以往的许多研究中被证明与实际情况相关性较差。后来，越来越多的循环加速盐雾腐蚀方法被用于汽车工业。由于各主机厂各产品的成本、应用群体和防腐目标不同，各主机厂开发的试验方法设计理念不同，导致汽车行业腐蚀试验方法极其不统一。此外，一家供应商向不同的原始设备制造商供应相同的材料，需要通过不同的标准进行测试，造成了大量的资源浪费，不利于行业的对标和发展。而且企业标准是保密的，往往有些测试条件解释不清楚，也导致测试结果的重复性和再现性差。第三，在这些不同概念下设计的实验室盐雾腐蚀方法与实际室外腐蚀结果之间的相关性需要验证。
基于以上三点，汽车行业迫切需要一种快速、相关的测试方法来统一各主机厂的循环腐蚀测试方法。中国汽车工程学会汽车腐蚀与老化分会已将此任务纳入首批SAE-中国标准制定计划，以快速响应市场需求。
为建立《汽车零部件及材料实验室循环腐蚀试验方法》标准，对实验室循环腐蚀试验和室外腐蚀试验进行了对比研究，旨在寻找相关性更好、试验速度更快的实验室加速腐蚀试验方法。
1.室外腐蚀试验和实验室循环腐蚀试验。
由于试验周期长，影响因素多，在评价金属材料的耐大气腐蚀性能和研究腐蚀锈层的演变过程中，采用实验室模拟加速腐蚀或室外模拟加速腐蚀是较重要的。这些方法可以在短时间内快速得到测试结果，在一定程度上预测材料的长期腐蚀行为，分析一种或几种典型环境因素对材料腐蚀的影响及其作用规律。为了获得相关对比试验数据的支持，不仅要进行实验室循环腐蚀试验，还要进行室外腐蚀试验。由于室外腐蚀试验是实验室循环腐蚀试验的基础，因此可以用来指导实验室循环腐蚀试验方法的制定。
1.1室外腐蚀试验。
室外腐蚀试验安排在厦门海边的自然条件下，根据美国材料试验标准D 6675—2001(2011)汽车钢板有机涂层室外加速表面腐蚀试验方法，在海南琼海进行人工喷洒盐水。厦门属于亚热带海洋性气候环境，海南属于亚热带高温高湿气候环境。从室外环境和腐蚀试验来看，这两个地方在国内都是典型和有代表性的。
1.2实验室循环腐蚀试验。
实验室循环腐蚀试验有六种不同的试验方法。其中，这是AISRY公司设计的一种新方法，是在目前汽车行业主要采用的试验方法基础上改进而来的。
注:a-盐雾是通过雾化盐水实现的，其特点是时间长，沉降，一般为(1 ~ 2)ml/(h·80 cm2)。喷洒是将盐水直接喷洒在样品上，其特点是时间短，沉降量大，一般为2 ~ 4ml/(min·80 cm2)。B-在盐雾试验中，在不同的温度和湿度条件下，腐蚀方法往往不同(如电化学腐蚀或化学腐蚀)，相应的腐蚀速率也有很大差异。有些方法要求测试环境在一定的时间范围内从一种环境状态切换到另一种环境状态。也有一些方法不是必须的，而是由测试人员根据设备性能指定的。“稳态”是指无循环连续喷盐；“小于”是指从一种环境状态到另一种环境状态的过渡时间小于某个值；“自动”是指从一种环境状态自动过渡到另一种环境状态；“线性”是指从一种环境状态到另一种环境状态的转变是线性的。该过程对测试结果的再现性有重要影响。再现性问题可以通过从一种环境状态线性切换到另一种环境状态来很好地解决。C—酸雨下，金属表面局部会形成弱酸。合适的弱酸条件可以更好地模拟汽车实际的酸雨腐蚀环境，也可以用于铝合金材料的测试。
注:盐溶液为1%氯化钠溶液，用0.5摩尔/升H2SO4调节溶液的酸碱度至4.0。在步骤1-3的12分钟喷洒时间内，80 cm2水平区域的平均盐雾沉降速率为39-79 ml。
1.3测试样品。
采集了不同单位、不同工艺条件下的19种车身样品。样品基材包括冷轧钢板、镀锌板、铝板等。预处理工艺包括传统的磷化、新的锆和硅烷化处理，涂层系统包括传统的三重涂层系统和没有中间涂层的集成涂层系统。使用的涂料包括粉末涂料、水性涂料和溶剂型涂料。
2.实验室循环腐蚀试验与室外腐蚀试验的相关性分析。
对19种试样进行了实验室循环腐蚀试验和室外腐蚀试验，除试验结束外，均在试验中途对试样进行了观察和测量。根据现有试验结果和原型外观，分析了实验室循环腐蚀试验方法与室外腐蚀方法的相关性。
得出实验室循环腐蚀试验方法与室外腐蚀试验方法的Spearman相关系数，AISRY实验室的循环腐蚀试验结果与室外腐蚀试验结果相关性好。
3.结语。
通过实验室循环腐蚀试验与室外腐蚀试验的对比，得出艾斯瑞公司开发的新试验方法腐蚀速率更快，与室外腐蚀相关性更高的结论。标准工作组决定将试验方法CATCH-24写入即将发布的SAE-中国汽车零部件和材料实验室循环腐蚀试验方法。
本次测试使用到的实验检测设备均为广东艾斯瑞仪器科技有限公司、广东中天仪器股份有限公司提供。
