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通用汽車防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)體系解讀及思考

2021-11-19 15:12:28 作者：宋海林，邢娜，等來源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

腐蝕破壞嚴(yán)重影響汽車外觀，甚至導(dǎo)致功能失效，是影響汽車壽命的重要原因。循環(huán)腐蝕試驗?zāi)芡ㄟ^溫度、濕度、鹽霧環(huán)境的交替變化，有效檢驗零部件的真實腐蝕狀態(tài)。

目前各大汽車廠普遍采用循環(huán)腐蝕試驗方法對汽車零部件腐蝕進(jìn)行實驗室模擬，常見的試驗標(biāo)準(zhǔn)有：大眾公司制定的PV 1210-2016標(biāo)準(zhǔn) Body and Add-On Parts/ Hang-On Parts Corrosion Test，通用公司制定的GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)Cyclic Corrosion Laboratory Test，奔馳公司制定的DBL 7381-2019標(biāo)準(zhǔn)Coating for Major Passenger Car Components/ Body Panels and Other Functional Parts with High Corrosive Stress，雷諾公司制定的D17 2028-2002標(biāo)準(zhǔn)Corrosion Test by Automatic Phase Change Salt Spray Humidity and Drying （ECC1）等。

國內(nèi)自主汽車品牌起步晚，在循環(huán)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)上投入有限，主要沿用國外標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)PV 1210-2016標(biāo)準(zhǔn)，一個試驗循環(huán)分為噴灑鹽霧4小時，標(biāo)準(zhǔn)氣候存放4小時、冷凝16小時三個階段，每5個循環(huán)后，外加48小時恒溫恒濕存放；試驗依防腐蝕要求可選擇進(jìn)行15?30?60?90個循環(huán)。

DBL 7381-2019標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說明了戴姆勒-奔馳安裝車輛外部、底盤以及發(fā)動機(jī)艙涂層金屬件的涂層質(zhì)量要求，試驗主要引用ISO 11997-1-2017標(biāo)準(zhǔn)Paints and Varnishes-Determination of Resistance to Cyclic Corrosion Conditions-Part 1: Wet （Salt Fog） /Dry/Humid中Cycle B方式進(jìn)行：每個循環(huán)時間為7天，其中包含24小時噴灑鹽霧，8小時冷凝和16小時恒溫恒濕存放（反復(fù)進(jìn)行4次），和48小時恒溫恒濕存放。試驗主要對噴灑鹽霧時溶液pH和沉降量進(jìn)行管控。

D17 2028-2002標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：腐蝕試驗首先進(jìn)行0.5小時鹽霧（pH為4）噴灑；吹除鹽霧后，轉(zhuǎn)入強(qiáng)制干燥階段，在4小時的溫濕度交變中循環(huán)5次，單次試驗周期為24小時。

在GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中，試驗分鹽霧噴灑、冷凝、高溫干燥三個階段，單次試驗周期為24小時，但在使用的溶液中添加了CaCl2和NaHCO3。

歐美汽車零部件循環(huán)腐蝕試驗標(biāo)準(zhǔn)采用的循環(huán)過程通常包含鹽霧、高溫干燥、冷凝以及室溫存放等階段，且均通過不同的循環(huán)周期來模擬不同的腐蝕程度，但是各標(biāo)準(zhǔn)使用的溶液條件不盡相同，監(jiān)控試驗要素也各有側(cè)重。

要深入了解國外汽車企業(yè)成熟的防腐蝕項目建設(shè)情況，首先要了解其標(biāo)準(zhǔn)框架，然后掌握其標(biāo)準(zhǔn)的起草思路，這對建立中國汽車防腐蝕體系具有重要的參考意義。

通用汽車是歷史最為悠久的車企之一，針對汽車腐蝕做了大量的研究，其標(biāo)準(zhǔn)自面世以來，被汽車防腐蝕行業(yè)廣泛借鑒，實踐證明該標(biāo)準(zhǔn)體系在加速模擬汽車零部件自然腐蝕方面效果顯著，受到業(yè)內(nèi)肯定。因此下面對通用汽車防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)體系框架進(jìn)行介紹，對重點標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行專業(yè)解讀，并配以實例做進(jìn)一步闡釋。

通用汽車防腐蝕體系構(gòu)建

1 測試標(biāo)準(zhǔn)介紹

GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)是通用汽車公司制定的關(guān)于汽車零部件和子系統(tǒng)腐蝕的實驗室測試標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定了鹽霧噴灑、溫度變化、濕度變化和室溫環(huán)境交替的測試流程，可以有效評估多種腐蝕類型。根據(jù)零部件及子系統(tǒng)安裝位置，該標(biāo)準(zhǔn)分別設(shè)置了不同的曝露條件，用于對汽車零部件和子系統(tǒng)的外觀及功能進(jìn)行階段評價。

如Exposure 0適用于所有位置（0年/最初交付）；Exposure A適用于底盤件（UB）；Exposure B適用于發(fā)動機(jī)艙內(nèi)（UH）；Exposure C適用于外飾件/次要面/內(nèi)飾件；Exposure D/E適用于所有零部件的功能。

在GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中，介紹了循環(huán)腐蝕試驗各部分及具體的試驗方法，同時還提供了污染物噴灑的試驗方法和使用建議。對于循環(huán)腐蝕試驗，該標(biāo)準(zhǔn)雖未指定品牌試驗箱，但是對試驗箱的能力提出了明確的要求。試驗箱需滿足標(biāo)準(zhǔn)中提到的室溫階段、高濕階段、干燥階段、鹽霧噴灑階段的能力要求。

根據(jù)GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)主要汽車廠家進(jìn)行循環(huán)腐蝕試驗時，均采用下圖所示流程。

圖1 GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)鹽霧腐蝕試驗流程圖

從室溫階段到高濕階段以及從高濕階段到干燥階段的切換時間被認(rèn)為是腐蝕試驗的加速階段，配合噴霧持續(xù)時間可以對腐蝕試樣的腐蝕量進(jìn)行調(diào)控。在室溫階段，應(yīng)按照GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的鹽霧噴灑，并保證每次噴霧時，鹽霧能完全濕透試樣表面且能夠?qū)⑶耙淮螄婌F殘留的鹽漬沖洗干凈；高濕階段由1小時的轉(zhuǎn)換時間和7小時的控溫控濕階段組成；干燥階段由3小時的轉(zhuǎn)換時間和5小時的保溫階段組成，保證設(shè)備能提供足夠的循環(huán)空氣避免出現(xiàn)溫度分層，并確保樣件完全干透。

通過溫度、濕度、污染物的切換模擬車輛在自然環(huán)境中的使用條件，周期性的循環(huán)腐蝕試驗可以加速腐蝕反應(yīng)進(jìn)程，同時高濕階段對總成及零部件內(nèi)腔的腐蝕具有明顯的促進(jìn)作用。

根據(jù)車輛的區(qū)域劃分和零部件安裝位置，可以在GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中選擇相應(yīng)的試驗方法，并分別按照功能和外觀要求進(jìn)行不同時間的曝露腐蝕試驗，測不同曝露時間對應(yīng)的腐蝕量。

在循環(huán)腐蝕試驗中，腐蝕片作為標(biāo)準(zhǔn)片與零部件一起進(jìn)行試驗，通過腐蝕片的質(zhì)量損失監(jiān)測腐蝕試驗的準(zhǔn)確性，保證腐蝕試驗的可重現(xiàn)性。按照下圖所示方式將腐蝕片固定再置于試驗箱內(nèi)，在規(guī)定的曝露時間取出一定數(shù)量腐蝕片，確定腐蝕片的質(zhì)量損失或者厚度減薄量。如果質(zhì)量損失或厚度減薄量超過規(guī)定的目標(biāo)區(qū)間，試驗可以繼續(xù)進(jìn)行，但是必須調(diào)查原因并進(jìn)行糾正。在整個試驗過程中受電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理控制的腐蝕速率會不斷變化，假設(shè)在試驗周期內(nèi)它與腐蝕量呈線性關(guān)系。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)腐蝕片裝置說明

GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)對試驗過程的監(jiān)控，需要隨時根據(jù)腐蝕量情況調(diào)整試驗參數(shù)，通過質(zhì)量損失或者厚度減薄這一腐蝕反映的直觀現(xiàn)象對復(fù)雜因素影響的腐蝕試驗進(jìn)行簡單跟蹤。該標(biāo)準(zhǔn)并未明確給出如何調(diào)整腐蝕量的方法，只提到階段轉(zhuǎn)換期是腐蝕速率較大的時期，可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換時間進(jìn)行腐蝕試驗的加速或者減速，同時也可以通過控制鹽霧噴灑時間進(jìn)行腐蝕量調(diào)整。

2 評價標(biāo)準(zhǔn)介紹

腐蝕評價總體標(biāo)準(zhǔn)

GMW 15272-2015標(biāo)準(zhǔn)Corrosion Performance Specification是通用汽車零部件及子系統(tǒng)防腐體系的評價總標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)首先根據(jù)市場或者顧客的期望、具體腐蝕環(huán)境特性等按不同地區(qū)對腐蝕進(jìn)行了等級分類。

其中，Class 1（歐洲和俄羅斯地區(qū)）和Class 2（北美，中美，韓國，亞洲和中國地區(qū)）對應(yīng)GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中外觀腐蝕階段與功能腐蝕階段的質(zhì)量損失要求Table A1中的Method 1/2；Class 3（非洲，澳大利亞，中東與南美洲地區(qū)）對應(yīng)GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中外觀腐蝕階段與功能腐蝕階段的質(zhì)量損失要求Table A2中的Method 3。具體標(biāo)準(zhǔn)評價內(nèi)容包括外觀評價、穿孔評價和功能評價，以下將逐一進(jìn)行介紹。

根據(jù)GMW 15272-2015標(biāo)準(zhǔn)，在相應(yīng)的曝露試驗周期內(nèi)（對應(yīng)GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)功能測試試驗周期曝露D或者E），車輛在使用過程中不會因腐蝕發(fā)生穿孔現(xiàn)象的時間為10年（對于歐洲以外地區(qū)）和12年（對于歐洲地區(qū)）。雖然，穿孔評價不能確保車輛在10年或者12年的使用過程中不出現(xiàn)類似問題，但是起碼要保證在任何金屬板面上沒有金屬損失（對腐蝕區(qū)域噴砂后無疏松或剝落），一旦出現(xiàn)金屬損失，需要查找原因。

在GMW 15272-2015標(biāo)準(zhǔn)的附錄C中，詳細(xì)闡釋了腐蝕導(dǎo)致金屬損失的處理方法。首先，應(yīng)對腐蝕處進(jìn)行拍照并標(biāo)記位置，然后測量出周圍未腐蝕的原始板厚。如果樣件較大，則需將其切割后再進(jìn)行噴砂處理，去除腐蝕產(chǎn)物，觀察是否有點蝕出現(xiàn)并再次測量板厚，從而獲得樣件腐蝕的最大深度。

在GMW 15272-2015標(biāo)準(zhǔn)的附錄A中，對外觀腐蝕做了具體的要求。首先，根據(jù)通用體系對車身區(qū)域進(jìn)行劃分，將每一部位均分為高/中可見和低可見兩類；然后，對其外觀提出相當(dāng)于車輛實際使用時間（0,1,2,5年）時的外觀腐蝕等級要求，如下表（僅列出部分示例）所示。

在使用通用體系標(biāo)準(zhǔn)檢測零部件耐腐蝕性時，需要將GMW 15272-2015標(biāo)準(zhǔn)中外觀腐蝕要求表格與GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中外觀腐蝕階段與功能腐蝕階段的質(zhì)量損失要求表格串聯(lián)使用，具體使用方法如下：車輛實際使用0年是指從車輛零部件供應(yīng)商制程結(jié)束至將零部件交付至最終客戶階段，對應(yīng)GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中2個周期，此時應(yīng)按要求對樣件進(jìn)行外觀檢查并評級，并須滿足下表中車輛實際使用時間為0年時對應(yīng)的等級要求；在GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中曝露代號為A或B或C時的試驗周期數(shù)對應(yīng)于GMW 15272-2015標(biāo)準(zhǔn)中車輛實際使用時間為5,2,1年。

腐蝕評價專項標(biāo)準(zhǔn)

通用汽車防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)體系下的專項防腐蝕評價標(biāo)準(zhǔn)主要由GMW 15356-2009標(biāo)準(zhǔn)Sheet Metal Rating Scale，GMW 15357-2019標(biāo)準(zhǔn)Component Rating Scale，GMW 15358-2014標(biāo)準(zhǔn)Fastener Rating Scale和GMW 15359-2009標(biāo)準(zhǔn)White Corrosion Rating Scale Guideline等幾個標(biāo)準(zhǔn)組成。

其中，GMW 15356-2009標(biāo)準(zhǔn)介紹了金屬板材、折邊法蘭、門鉸鏈的腐蝕評級，并配有照片，將主觀評價轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^評級；GMW 15357-2019標(biāo)準(zhǔn)介紹了底盤、發(fā)動機(jī)艙、次要面零部件的紅銹評級，并分別取代表性零部件照片作為示例；GMW 15358-2014標(biāo)準(zhǔn)介紹了緊固件的腐蝕等級評定，并配有螺帽腐蝕等級照片；GMW 15359-2009標(biāo)準(zhǔn)介紹了產(chǎn)品出白銹的腐蝕等級評定，并配有腐蝕等級照片。

在評價樣件外觀的腐蝕等級過程中，由于主觀評價受個人影響較大，可通過與GMW 15356-2009，GMW 14357-2019，GMW 14358-2014和GMW 14359-2009標(biāo)準(zhǔn)中給出的腐蝕等級示例照片進(jìn)行對比，從而給出相對客觀的評級。可見，通用的評價標(biāo)準(zhǔn)體系以大量的試驗數(shù)據(jù)為支撐，而目前國內(nèi)的腐蝕判定標(biāo)準(zhǔn)大都依然停留在主觀評定層面，缺乏有力的試驗數(shù)據(jù)，特別是零部件的試驗數(shù)據(jù)。

通用汽車防腐蝕體系應(yīng)用示例

應(yīng)用通用汽車防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)體系檢測零部件的防腐蝕性能，基本可以分成以下幾個步驟：

1. 找到相關(guān)零部件的專門標(biāo)準(zhǔn)；

2. 查看專門標(biāo)準(zhǔn)中加速腐蝕部分引用到的試驗標(biāo)準(zhǔn)；

3. 確認(rèn)專門標(biāo)準(zhǔn)中引到的評價標(biāo)準(zhǔn)。

以下以通用汽車某型號車前大燈為例進(jìn)行說明。GMW 14906-2018標(biāo)準(zhǔn)Lamp Development and Validation Test Procedures是通用關(guān)于車燈的零部件標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)中循環(huán)腐蝕試驗的測試方法引用了GMW 14872-2018。車燈類型為前大燈，標(biāo)準(zhǔn)中給出其腐蝕試驗代碼為UH, All, 4sp, Method 1/2, Exposure B+D（Exposure E不是必須的）。

在GMW 14872-2018標(biāo)準(zhǔn)中外觀腐蝕階段與功能腐蝕階段的質(zhì)量損失Table A1中找到其對應(yīng)的腐蝕試驗曝露周期為9個循環(huán)和47個循環(huán)。其中，在曝露B（第9循環(huán)）時，進(jìn)行外觀評價，在曝露D（第47循環(huán)）時，進(jìn)行功能評價。

GMW 14906-2018標(biāo)準(zhǔn)中對樣件的外觀腐蝕等級要求，需滿足GMW 15272-2015標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，并要求樣件無裂紋且無水汽進(jìn)入燈罩內(nèi)；車燈的功能評價包括點亮、異響、氣密性等性能，具體試驗參考GMW 14906-2018標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

結(jié)語

通用汽車防腐標(biāo)準(zhǔn)體系具有框架性、科學(xué)性、可操作性等特點。通用汽車的防腐標(biāo)準(zhǔn)體系為國內(nèi)汽車防腐蝕行業(yè)開發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)提供了可借鑒的新思路，與奔馳DBL 7381-2019標(biāo)準(zhǔn)格外重視樣件鹽霧試驗后腐蝕評價環(huán)節(jié)不同，通用體系注重試驗過程的監(jiān)控，并且標(biāo)準(zhǔn)的編寫立足于充分的試驗數(shù)據(jù)，特別注意實際工況中材料耐蝕性表現(xiàn)與實驗室模擬的理論相關(guān)性。這為國內(nèi)汽車行業(yè)防腐蝕領(lǐng)域提供了有益的思想和技術(shù)指導(dǎo)。

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