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汽車(chē)板加速腐蝕試驗(yàn)方法對(duì)比研究
汽車(chē)金屬零部件長(zhǎng)期暴露在復(fù)雜的大氣環(huán)境中，與大氣中的氣體(O2?CO2?NO2?SO2)?水分?鹽類(lèi)?塵土和其他污染物等腐蝕成分長(zhǎng)期接觸，金屬材料表面易產(chǎn)生腐蝕，而鍍鋅鋼板的使用，能有效避免和減輕車(chē)身及零部件在各種惡劣環(huán)境下的侵蝕，提高汽車(chē)整車(chē)的抗腐蝕性能，從而延長(zhǎng)其使用壽命?鍍鋅板耐蝕性主要與表面鍍鋅量(鋅層厚度)及鋅層質(zhì)量有關(guān)?
汽車(chē)用鋼的耐腐蝕試驗(yàn)種類(lèi)繁多，如靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)?循環(huán)腐蝕試驗(yàn)?整車(chē)道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)等，相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也多種多樣?根據(jù)產(chǎn)品的使用環(huán)境，通過(guò)選擇合適的試驗(yàn)方法，可較好地模擬汽車(chē)零部件在使用環(huán)境中的腐蝕情況，從而評(píng)價(jià)汽車(chē)用鋼的耐蝕性，并為汽車(chē)用鋼的腐蝕壽命評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐?在此，通過(guò)靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)和循環(huán)腐蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)了典型汽車(chē)板(普通冷軋板?熱鍍鋅板)的耐蝕性能，并對(duì)2種加速腐蝕試樣方法進(jìn)行了對(duì)比分析?
1、試驗(yàn)方法
試驗(yàn)材料為某鋼廠(chǎng)生產(chǎn)的普通冷軋汽車(chē)板和雙面熱鍍純鋅汽車(chē)板，鍍鋅板鍍鋅量為50/50g/m2，試驗(yàn)材料鋼種?厚度及鍍鋅板鍍鋅量見(jiàn)表1?
1.1 靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)
靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)使用SUGA CYP-90循環(huán)腐蝕試驗(yàn)箱進(jìn)行?將表1所示汽車(chē)板剪切加工成75mm×150mm的長(zhǎng)方形試樣，用無(wú)水乙醇擦洗去除表面油脂后吹干，使用透明膠帶包邊并在背面標(biāo)注鋼種及平行試樣編號(hào)，每種汽車(chē)板使用3片平行試樣?試驗(yàn)選取ASTM B117-03鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)溫度為35℃，溶液為5% NaCl(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，采用連續(xù)噴霧方式進(jìn)行測(cè)試?
1.2 循環(huán)腐蝕試驗(yàn)
循環(huán)腐蝕試驗(yàn)使用SUGA CCT-1L循環(huán)腐蝕試驗(yàn)箱進(jìn)行，試樣尺寸和制備過(guò)程與靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)相同?選用德國(guó)大眾PV 1210循環(huán)腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，該試驗(yàn)方法1個(gè)循環(huán)為24h，每個(gè)循環(huán)包括4h的鹽霧試驗(yàn)?4h標(biāo)準(zhǔn)氣候(包括冷卻階段)下的存放?16h的濕熱存放(溫度為40℃，空氣濕度為100 %)?5個(gè)循環(huán)后，在標(biāo)準(zhǔn)氣候下靜置2天?
2、試驗(yàn)結(jié)果
2.1 靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)
靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)進(jìn)行18h后，2種普通冷軋板(DC06-A和WH180B)表面被紅銹*覆蓋，試樣表面形貌如圖1 所示?而2 種鍍鋅板(DX56D+Z-C和WH180BDZ)經(jīng)18h靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)后，試樣表面出現(xiàn)白銹，部分仍保留金屬光澤，其表面形貌如圖2所示?隨著靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)時(shí)間的增加，2種鍍鋅板表面生成的白色及灰色腐蝕產(chǎn)物逐漸增多?增厚，試樣表面金屬光澤逐漸消失?經(jīng)過(guò)約500h連續(xù)鹽霧試驗(yàn)后，2種鍍鋅板表面可見(jiàn)少量紅銹產(chǎn)生，說(shuō)明鋅層在鹽霧環(huán)境中生成的腐蝕產(chǎn)物對(duì)基板的保護(hù)作用逐漸消失，導(dǎo)致基板發(fā)生腐蝕而生成紅銹?經(jīng)過(guò)約900h連續(xù)鹽霧試驗(yàn)后，2種鍍鋅板表面可見(jiàn)大量紅銹產(chǎn)生，紅銹面積超過(guò)試樣表面積50%，此時(shí)將試樣從鹽霧箱中取出，經(jīng)沖洗吹干后保存，待進(jìn)一步分析?2種普通冷軋板及鍍鋅板在靜態(tài)鹽霧條件下出現(xiàn)白銹及紅銹的時(shí)間對(duì)比見(jiàn)表2?
由表中數(shù)據(jù)可知，相比于普通冷軋板，鍍鋅板的應(yīng)用能很大程度上提升汽車(chē)板的抗腐蝕能力?鍍鋅鋼板表面的鍍鋅層一方面可以阻隔腐蝕環(huán)境與鋼板的直接接觸，另一方面鍍鋅層在鋼板表面形成的腐蝕產(chǎn)物也能起到屏蔽作用，從而可以阻止腐蝕進(jìn)一步發(fā)展?更主要的是，鋅的電極電位相比鐵較小，屬于陽(yáng)極性鍍層，對(duì)鋼鐵基體具有犧牲陽(yáng)極的保護(hù)作用?而2種鍍鋅板中，DX56D+Z-C表面出現(xiàn)紅銹時(shí)間較晚，因此其耐蝕性?xún)?yōu)于WH180BDZ，這種耐蝕性差異與鍍鋅量(鋅層厚度)?鍍鋅層質(zhì)量等有關(guān)?
2.2 循環(huán)腐蝕試驗(yàn)
循環(huán)腐蝕試驗(yàn)進(jìn)行1個(gè)循環(huán)(24h)后，2種普通冷軋板(DC06-A和WH180B)表面被紅銹*覆蓋，試樣表面形貌如圖3所示?
而2 種鍍鋅板(DX56D + Z-C 和WH180BDZ)經(jīng)過(guò)1個(gè)循環(huán)(24h)的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)后，試樣表面僅出現(xiàn)少量白銹，試樣部分表面仍保留金屬光澤?隨著試驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，2種鍍鋅板表面白色及灰色腐蝕產(chǎn)物逐漸增多?增厚，試樣表面金屬光澤消失，但仍無(wú)紅銹生成，這表明鍍鋅板表面鋅層在循環(huán)腐蝕條件下生成的腐蝕產(chǎn)物對(duì)基板產(chǎn)生了良好的保護(hù)作用，2種鍍鋅板經(jīng)4個(gè)循環(huán)(96h)的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)后的表面形貌如圖4所示?
經(jīng)過(guò)5個(gè)循環(huán)(120h)的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)和2天(48h)在標(biāo)準(zhǔn)氣候下靜置后，2種鍍鋅板中間部位可見(jiàn)少量紅銹產(chǎn)生，說(shuō)明鋅層生成的腐蝕產(chǎn)物對(duì)基板的保護(hù)作用逐漸消失，導(dǎo)致基板發(fā)生腐蝕而生成紅銹?經(jīng)過(guò)15個(gè)循環(huán)(360h)的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)和6天(144h)在標(biāo)準(zhǔn)氣候下靜置后，2種鍍鋅板表面紅銹面積均超過(guò)試樣表面積的50%?
將試樣從循環(huán)腐蝕試驗(yàn)箱中取出，試樣經(jīng)沖洗吹干后保存，待進(jìn)一步分析?2種普通冷軋板及鍍鋅板在循環(huán)腐蝕條件下出現(xiàn)白銹及紅銹的時(shí)間對(duì)比見(jiàn)表3?
將表3與表2數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在循環(huán)腐蝕試驗(yàn)中，鍍鋅板表面紅銹出現(xiàn)時(shí)間相比靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)大幅縮短，表明對(duì)于相同試樣，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)具有比靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)更好的加速性?這與循環(huán)腐蝕試驗(yàn)包含了鹽霧噴射?濕熱存放?干燥等過(guò)程有關(guān)?在進(jìn)行循環(huán)腐蝕試驗(yàn)時(shí)，濕熱過(guò)程中，銹層會(huì)出現(xiàn)松軟，這為隨后進(jìn)行的鹽霧過(guò)程提供了條件，加速了鹽霧過(guò)程的腐蝕，而單純的靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)則不經(jīng)歷上述過(guò)程?因此，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)加劇了對(duì)材料表面的腐蝕，擁有更好的加速特性?
另外，對(duì)比2種實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)后試樣表面腐蝕產(chǎn)物的形貌(圖1~圖4)，靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)中，因鹽霧溶液沉降并聚集在試板上，試樣表面出現(xiàn)了沿豎直方向的流痕，沿流痕產(chǎn)生較強(qiáng)腐蝕，而經(jīng)循環(huán)腐蝕試驗(yàn)后，試樣表面生成的腐蝕產(chǎn)物較均勻，這與循環(huán)腐蝕試驗(yàn)包含了干燥及濕熱過(guò)程有關(guān)?同時(shí)，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)比靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)更加接近汽車(chē)戶(hù)外自然狀態(tài)下的腐蝕情況?因此，目前許多世界汽車(chē)制造公司都將循環(huán)腐蝕試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)汽車(chē)零部件耐腐蝕性能的測(cè)試方法?
3、結(jié)論
1)通過(guò)靜態(tài)鹽霧和循環(huán)腐蝕試驗(yàn)對(duì)比了典型汽車(chē)板(普通冷軋板?熱鍍鋅板)的耐蝕性能，結(jié)果表明循環(huán)腐蝕試驗(yàn)具有更好的加速性，且更接近汽車(chē)戶(hù)外自然狀態(tài)下的腐蝕情況，因此更適用于汽車(chē)用鋼的耐蝕性評(píng)價(jià)?
2)對(duì)實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)后汽車(chē)板表面腐蝕產(chǎn)物形貌進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)鹽霧試驗(yàn)中，試樣表面容易產(chǎn)生沿豎直方向的流痕，且沿流痕產(chǎn)生的腐蝕較強(qiáng)，而循環(huán)腐蝕試驗(yàn)中試樣表面生成的腐蝕產(chǎn)物較為均勻?
