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盐雾腐蚀试验标准及在汽车行业中的应用

文章出处:盐雾腐蚀试验标准及在汽车行业中的应用苏州天标检测技术有限公司  浏览:57  发布时间:2021-01-12

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。本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

 

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 等,后续研发出了交变盐雾试验,可以循环湿热、盐雾和干燥等阶段,实现对各种环境的交替转换,可以有效测试产品性能,现阶段已经出现了多种盐雾腐蚀试验标准方法,适用于测试不同的汽车部件。

 

盐雾试验

1.1 盐雾腐蚀

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 时间就可以模拟出天然环境1年的腐蚀情况,这样可以大幅度缩短实验时间,并且模拟实验结果较为准确,在盐雾试验过程中,会在实验室配备大量专业的模拟设备,实现对盐雾环境条件的监测,属于环境试验的一种。

 

盐雾试验的种类

2.1 中性盐雾试验

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 值的作用,迅速将实验室pH调节为酸性(pH 值大概在3 左右),这样盐雾的性质发生改变,被测物件处于酸性盐雾环境中,腐蚀速度加快,可以达到中性盐雾试验速度的3 倍。

 

2.3 铜加速醋酸盐雾试验

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]。

 

循环腐蚀盐雾试验特点

3.1 加速性

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。

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。

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。

 

汽车材料用循环盐雾标准方法

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 IV,也是目前受到行业认可的使用方法,主要用于测试汽车钢板及零部件。湿热条件为60℃及95%,持续75min,干燥温度湿度为60℃及30%以下,持续160min,再次经历湿热阶段[3]。

 

4.2 GMW 14872

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 ℃,相对湿度为45%,持续8 h 进入到湿热阶段,温度提升至50 ℃,湿度达到100%,持续6 h 进入到盐雾阶段,最后为干燥环节。该方法干燥时间较长,一般用于测试汽车涂装类产品。

 

4.4 PV 1210

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。

 

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]。

 

5.1 单项试验

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 周的效果。如果测试车身内腔点火器,以此循环相当于大气环境下测试2 周的效果,虽然单项测试效果较为不错,但是仍然无法满足汽车构件全部的测试要求,因此出现了综合试验、交变试验等。

 

5.2 综合试验

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。

 

5.3.2 恒定喷雾

在盐雾试验期间,还会使用一种恒定喷雾,可以帮助盐雾试验再现环境状态。但是现在已有的方法并不能直接解决恒定喷雾问题,例如空气调节、盐水供应源等,主要是因为盐水是喷嘴雾化供应,在工作期间保持恒定的喷射量,关键使要考察真空度、液体水准仪等。为此,要想真实模拟出大气环境,保证盐雾腐蚀结果的准确性,就需要加强对高科技产品的研发,才能为盐雾试验提供更多的产品技术支持[5]。

 

结语

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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