王添琪,馬瓊,李子濤

(1.安徽江淮汽車集團(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

目前汽車行業(yè)常用的腐蝕試驗方法較多，每種試驗方法都具有特定的優(yōu)勢和應(yīng)用范圍。針對此情況，作者對車身常用材料冷軋板、鍍鋅板的防腐性能進(jìn)行驗證，研究冷軋板和鍍鋅板在中性鹽霧試驗、循環(huán)腐蝕試驗和整車強化腐蝕試驗中的腐蝕表征，對比分析3種試驗在不同試驗周期的腐蝕擴散量、腐蝕微觀形貌和腐蝕量3個維度的相關(guān)性。

1 實驗部分

1.1 試驗方法

此次驗證采用中性鹽霧試驗、循環(huán)腐蝕試驗和整車強化腐蝕試驗，其試驗標(biāo)準(zhǔn)及試驗設(shè)備選擇如表1所示。

表1 試驗方法選擇

1.2 驗證方案制定

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身底盤，與車身同步電泳，要求電泳試片膜厚不小于20 μm(如圖1所示)。

圖1 試板制備

強化腐蝕試驗試片安裝位置選取腐蝕等級4級的環(huán)境區(qū)域(如圖2所示)，安裝方式為直接用膠粘貼，底盤電泳試片點2代表SPCC電泳試片位置，點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 電泳試板劃痕擴散分析

對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、循環(huán)腐蝕試驗中的階段性外觀形貌變化(如圖3所示)，其中中性鹽霧試驗共進(jìn)行1 512 h，循環(huán)腐蝕試驗共進(jìn)行63個循環(huán)(1 512 h)。

圖3 電泳板外觀形貌

對兩種板材的劃痕腐蝕擴散值進(jìn)行統(tǒng)計分析(如表3所示)，可知：SPCC電泳板在中性鹽霧試驗各階段的劃痕腐蝕擴散量小于在循環(huán)腐蝕試驗中的劃痕腐蝕擴散量；鍍鋅電泳板在中性鹽霧試驗各階段的劃痕腐蝕擴散量大于在循環(huán)腐蝕試驗中的劃痕腐蝕擴散量。

表3 電泳板劃痕擴散值

同時從表3進(jìn)一步說明鍍鋅板在中性鹽霧試驗中腐蝕結(jié)果最為嚴(yán)重，擴散寬度為SPCC電泳板中性鹽霧試驗的4倍，循環(huán)腐蝕試驗的2.6倍。在現(xiàn)實環(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)腐蝕試驗驗證鍍鋅板電泳件防腐性能更加接近實際車輛服役現(xiàn)狀。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)值分析其腐蝕擴散量變化趨勢(圖4)，可得在兩種試驗環(huán)境中腐蝕擴散量由大到小依次為：鍍鋅板中性鹽霧試驗>冷軋板循環(huán)腐蝕試驗>冷軋板中性鹽霧試驗>鍍鋅板循環(huán)腐蝕試驗。

圖4 劃痕擴散趨勢圖

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)腐蝕和強化腐蝕中的腐蝕速率趨勢圖，可以看出：SPCC冷軋板和鍍鋅板都是在中性鹽霧試驗中腐蝕速率最快，其次是強化腐蝕試驗和循環(huán)腐蝕試驗，而循環(huán)腐蝕試驗與強化腐蝕試驗腐蝕速率比較接近，兩個試驗相關(guān)性較強。

圖5 非電泳試板腐蝕質(zhì)量損失腐蝕速率趨勢圖

2.2.2 非電泳板腐蝕質(zhì)量損失擬合分析

通過Originpro數(shù)據(jù)分析軟件可得出腐蝕質(zhì)量損失擬合函數(shù)，見公式(1)，該二次函數(shù)的指數(shù)函數(shù)擬合曲線與實際試驗結(jié)果吻合性在99.75%以上，因此認(rèn)為可通過函數(shù)推算數(shù)據(jù)分析試驗相關(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為腐蝕時間；a為材料理論腐蝕量；b為腐蝕過程催化因子；c為腐蝕過程抑制因子。

可以看出兩種材料在不同試驗中的腐蝕趨勢基本相同，在零部件腐蝕過程初期，腐蝕質(zhì)量快速增加;隨著時間的推移，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]。鍍鋅板強化腐蝕試驗與循環(huán)腐蝕試驗在前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??；SPCC強化腐蝕試驗與循環(huán)腐蝕試驗整個過程擬合曲線偏差較小，與中性鹽霧試驗偏差較大。

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其腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行檢測分析(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

綜合來講，鍍鋅電泳板和鍍鋅裸板都在中性鹽霧試驗中的腐蝕速率最快，其次為強化腐蝕和循環(huán)腐蝕。SPCC電泳板在循環(huán)腐蝕試驗中的腐蝕速率最快，強化腐蝕次之，中性最慢；SPCC裸板則相反。循環(huán)腐蝕與強化腐蝕試驗數(shù)據(jù)擬合后的偏差小，相關(guān)性較好。

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