張志松 （中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司，天津 300300）

王海朝 （吉利汽車集團有限公司，浙江寧波 315300）

趙曉宏 （零零壹（蘇州）檢測技術(shù)有限公司，江蘇蘇州 215000）

0 引言

鹽霧試驗從原理上講是環(huán)境可靠性試驗的1種，它利用專門的試驗箱所創(chuàng)造出來的人工鹽霧條件來模擬產(chǎn)品在實際工況中所遇到的腐蝕環(huán)境，是汽車行業(yè)驗證其產(chǎn)品耐腐蝕性能的重要手段[1]。汽車領(lǐng)域常見的鹽霧形式包括中性鹽霧試驗（NSS）、銅加速乙酸鹽霧試驗（CASS）及循環(huán)鹽霧試驗（CCT）[2]。

在車輛的實際工況中，由于其所處地區(qū)的氣候條件及行駛環(huán)境不同，以及汽車上各類零件所處部位的不同，它們接觸的腐蝕環(huán)境不同且極其復(fù)雜，例如，晝夜溫差大的情況下出現(xiàn)的冷凝環(huán)境；炎熱地區(qū)常有的高溫干燥的環(huán)境；再如輪轂、底盤等部位除了外界環(huán)境的腐蝕作用，可能還會接觸到泥漿、化學(xué)藥品等的侵害；發(fā)動機艙內(nèi)的零部件，它們所接觸到的更多的是高溫、濕熱的腐蝕環(huán)境等。那么驗證這些產(chǎn)品防腐性能的試驗過程中都有哪些關(guān)鍵因素會影響產(chǎn)品的腐蝕強度，這是汽車防腐工程師們比較關(guān)心的問題。

試驗設(shè)計（DOE）是目前現(xiàn)代企業(yè)管理中最有效的改善和科研工具之一[3]，它是一種以概率論和數(shù)理統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)，以相對較少的試驗次數(shù)、較短的試驗周期以及較低的成本投入，經(jīng)濟科學(xué)地來獲取最佳試驗結(jié)論的方法[4]。DOE的實施方法和理論已經(jīng)在國內(nèi)外得到了極大的認(rèn)可，但其在鹽霧試驗方面的應(yīng)用研究卻不多，本研究將把DOE方法應(yīng)用到鹽霧試驗的研究分析中去。

1 基礎(chǔ)理論分析

1.1 鹽霧試驗腐蝕機理

鹽霧的腐蝕機理屬于電化學(xué)腐蝕，鹽霧溶液中的主要成分是NaCl，它是一種強電解質(zhì)，遇水極易潮解并被完全電解為Cl-和Na+，其中，Cl-具有較小的離子半徑，且具有較強的穿透本領(lǐng)，很容易穿透金屬表面的涂層從而與基材發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，而且Cl-具有一定的水合能，可以被吸附到金屬表面的空隙中，取代氧化層中氧的作用，氧化物發(fā)生反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為可溶性的氯化物，從而使金屬表面的活性發(fā)生變化。鹽霧對金屬材料造成的腐蝕，其主要是由于金屬內(nèi)部都存在著雜質(zhì)，當(dāng)導(dǎo)電的溶液滲透到金屬內(nèi)部，便在金屬內(nèi)部形成了一個原電池系統(tǒng)，即“低電位金屬-電解質(zhì)溶液-高電位雜質(zhì)”，從而引發(fā)氧化還原反應(yīng)，當(dāng)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，其中陽極金屬溶解便形成了腐蝕問題。除了Cl-外，溶液中的氧對金屬材料的腐蝕影響也不能忽視。氧可以對金屬表面產(chǎn)生一種去極化反應(yīng)，使得微電池系統(tǒng)中的陽極金屬腐蝕加快，通過不斷的持續(xù)噴霧，金屬表面的鹽液膜使得含氧量一直處于飽和狀態(tài)。

1.2 DOE理論基礎(chǔ)

DOE是六西格瑪質(zhì)量管理的重要工具之一[5]。其常用的基本術(shù)語包括“試驗指標(biāo)”“影響因子”“水平”“主效果”“交互作用”等。試驗的結(jié)果稱為試驗指標(biāo)，是由產(chǎn)品的特征或試驗的目的所決定的；影響因子是指影響試驗指標(biāo)的各種輸入變量，因子的來源可以利用對標(biāo)分析、因果圖、頭腦風(fēng)暴等手段梳理查找；水平是指各種影響因子自身變化的狀態(tài)值，水平的確定應(yīng)根據(jù)所研究對象的實際限制條件、專業(yè)知識、因子特點等綜合考慮；主效果是指影響因子的高低水平變化對試驗指標(biāo)的平均影響程度；交互作用是指一個因子對試驗指標(biāo)的影響，依賴于其它因子所處的水平，則認(rèn)為這兩個因子有交互作用。DOE過程實質(zhì)解決的問題就是通過一系列的試驗得到大量數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計分析工具尋找影響試驗指標(biāo)的最佳影響因子的組合方式。

DOE包括多種方法，如田口玄一創(chuàng)立的正交試驗法，也稱田口法，以及析因設(shè)計法、調(diào)優(yōu)設(shè)計法等。正交試驗法是分析多個影響因子最常用的方法之一，它可以幫助使用者通過部分因子設(shè)計，即以最少的試驗次數(shù)、較短的試驗周期、較低的試驗成本來獲得較為可靠的試驗結(jié)論或最優(yōu)方案，以提高經(jīng)濟效益。本研究將采用正交試驗法開展相應(yīng)的工作。

2 DOE在鹽霧試驗中的應(yīng)用

鹽霧試驗的腐蝕強度是多個影響因子共同作用的結(jié)果，其中可能存在的因子間的交互作用不能被忽視，本研究創(chuàng)新性地將DOE的方法應(yīng)用到鹽霧試驗的研究中，通過科學(xué)的手段和方法合理地安排試驗。

2.1 不同鹽霧試驗方法的比較

NSS和CASS的方法標(biāo)準(zhǔn)在各主機廠間較為統(tǒng)一，國際上可參考的試驗標(biāo)準(zhǔn)為ISO 9227—2017[6]。但CCT的方法標(biāo)準(zhǔn)并不完全一致，典型車企循環(huán)鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)中的參數(shù)比較如表1所示。

表1 不同車企循環(huán)鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)比較Table 1 Comparison of standard parameters of different cyclic salt spray tests

2.2 試驗指標(biāo)的確定

在實際環(huán)境工況腐蝕強度研究及試驗場道路強化腐蝕試驗中經(jīng)常用到SAE 1008-1010標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板，為了更好地研究實驗室內(nèi)加速腐蝕與實際環(huán)境工況的相關(guān)性，本研究也將其作為試驗對象，進行了相關(guān)腐蝕強度的研究。

用試驗前后標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的質(zhì)量差來表示腐蝕強度。去除表面銹跡的方法主要有2種，一種是化學(xué)方法，另外一種是物理方法，參考的標(biāo)準(zhǔn)為ISO 8407—2009[7]。對于短周期試驗產(chǎn)生的銹蝕，這兩種方法都可以采用，但對于試驗周期較長的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板而言，僅僅采用化學(xué)方法不能完全去除其表面的銹蝕產(chǎn)物，此時物理方法的優(yōu)勢會更明顯。為保證方法的一致性，本研究所有涉及的試驗的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板銹蝕產(chǎn)物的去除方式都采用噴砂機物理方法。

2.3 試驗因子的識別與分析

通過表1參數(shù)比較可知，各主機廠的循環(huán)鹽霧試驗方法各階段大體相同，均包含鹽霧階段、濕熱存貯階段、常溫常濕或高溫干燥階段。

2.3.1 濕熱階段腐蝕強度分析

在實際環(huán)境工況中，相對濕度存在一個金屬腐蝕的臨界值，當(dāng)小于這個臨界值時，金屬的腐蝕是極為緩慢的；當(dāng)大于相對濕度的臨界值時，例如冷凝水條件和定值某一高濕條件的貯存，在被測樣品表面會形成一層水膜，有了介質(zhì)和氧氣的參與，又形成了帶有高低電位的原電池系統(tǒng)，構(gòu)成了電化學(xué)腐蝕的條件。

試驗表明，冷凝條件下的腐蝕強度比鹽霧條件下的腐蝕強度要小得多。圖1為擺放角度為30 °和70 °時標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板在40 ℃，相對濕度約100 %的恒溫恒濕冷凝條件下28 d的腐蝕外貌，從照片中可以看出，經(jīng)過28 d的冷凝環(huán)境，樣板表面仍未被全部腐蝕，且30 °擺放條件下的腐蝕情況比70 °擺放條件下的腐蝕情況要嚴(yán)重。30 °擺放角度的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板經(jīng)過28 d恒溫恒濕冷凝條件后的質(zhì)量損失為0.207 2 g，70°擺放角度的樣板質(zhì)量損失僅為0.148 7 g。

圖1 30°和70°擺放角度的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板Figure 1 Standard corrosion plates placed at a 30° and 70° angle

同樣的處理方式，NSS條件下不同試驗時長的腐蝕板的質(zhì)量損失值如表2所示。表2數(shù)據(jù)表明，冷凝條件下的腐蝕強度僅僅相當(dāng)于NSS條件下3～4 d的腐蝕強度，可以簡單地這樣定性：在同樣的運行時間下，NSS條件下的腐蝕強度與恒溫恒濕冷凝條件下的腐蝕強度的比例關(guān)系約為7∶1。

表2 NSS條件下不同時長的腐蝕板質(zhì)量損失Table 2 Mass loss of corrosion plates with different duration of NSS

常溫常濕或高溫干燥階段的存貯，就是模擬車輛實際工況中的停車狀態(tài)，由于缺少額外的腐蝕介質(zhì)參予，故其對金屬腐蝕的反應(yīng)速率是極為緩慢的，腐蝕強度相對較小。所以CCT方法中鹽霧階段貢獻的腐蝕強度最大，在鹽霧階段涉及的影響因子有很多，如圖2所示。

圖2 腐蝕強度影響因子的魚骨圖Figure 2 Fishbone diagram of corrosion intensity affecting factors

2.3.2 試驗人員及試驗設(shè)備

人員操作方面：在實驗室內(nèi)選擇本崗位工作年限2 a以上且經(jīng)過培訓(xùn)的試驗員，以保證在腐蝕板油脂清理、粘貼膠帶、除銹、稱量等過程中的熟練操作，且試驗前后所有的操作都由同一人完成，避免不同操作人員帶來的系統(tǒng)誤差。

鹽霧設(shè)備方面：影響腐蝕強度大小的因素主要有沉降量、噴嘴方式和試驗箱溫度。

影響沉降量大小的主要有氣壓、鹽霧箱泵速、設(shè)備管路的清潔度、各設(shè)備零部件連接密封性等多個因素，而且很多因素并不可控，沉降量受這些因素的影響極易波動，只能將其控制在一個范圍內(nèi)，無法通過設(shè)定值來精確控制沉降量的數(shù)值大小。所以，在DOE方案中不宜選用沉降量這一不可控的試驗因子。

噴嘴方式主要有兩大類，一是沉降，二是噴淋。二者模擬的實際情境不盡相同，噴淋主要模擬的是車輛行駛過程中，路面融雪劑等腐蝕性介質(zhì)飛濺到車輛上的情形，而沉降方式模擬的是車輛所處的彌散狀態(tài)的大氣環(huán)境，尤其是海洋環(huán)境，此種方式應(yīng)用性更廣，更符合實際環(huán)境特征，所以本研究采用沉降的噴霧方式。

試驗箱溫度的改變會影響電化學(xué)腐蝕的反應(yīng)速率，以及水膜在被測產(chǎn)品表面的停留時間，根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗公式（式1）可知，電化學(xué)反應(yīng)所處的溫度每升高10 ℃，反應(yīng)速率就會升高約2～3倍，但當(dāng)試驗溫度升高時，參與反應(yīng)的氧含量就會降低，所以鹽霧的腐蝕速率不會隨著溫度的升高而一直加快。本研究選擇試驗溫度作為DOE方案中的一個因子。

式（1）中，K是反應(yīng)速度，K0是溫度T時的反應(yīng)速度常數(shù)，Ea為反應(yīng)活化能，R是摩爾氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。

2.3.3 試驗材料及試驗溶液

試驗材料：標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板在鹽霧箱內(nèi)的擺放角度在各標(biāo)準(zhǔn)中的要求為70°±5°，鹽霧在噴射過程中受到重力的影響，自然沉降，根據(jù)腐蝕板的投影面積的不同，被測樣品接收鹽霧量的多少也就不同。在極端情況下，當(dāng)腐蝕板的平面呈水平時，接收到的鹽霧量最大，但是被測表面的水膜流動就會變慢，氧含量就會減少；反之，當(dāng)腐蝕板垂直于水平面擺放時，其表面的水膜流動更新速度最快，但其接收到的鹽霧量最小。所以，腐蝕強度的多少與腐蝕板在鹽霧箱中擺放的傾斜角度有關(guān)。故將其作為DOE方案中的1個因子。

關(guān)于試驗鹽溶液的成分，有些鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了特殊的成分。例如在CASS鹽溶液中，除了NaCl之外，還加入了CuCl2·2H2O。但通過試驗表明，加入CuCl2·2H2O并沒有對腐蝕板的腐蝕強度有加劇的作用。由于溶液中Cu2+的存在，酸化的含銅鹽氯化鈉溶液對鎳、鉻等陰極性鍍層有顯著的腐蝕作用，其腐蝕形貌接近于城市中大氣腐蝕后的結(jié)果，所以汽車上一些電鍍裝飾件產(chǎn)品大多采用CASS試驗，而不是NSS試驗。如在我國北方城市，遇到冬季下雪天氣，需要用到融雪劑來為城市道路、高速公路等除雪化冰，這些場所用到的融雪劑大多是以“氯鹽”為主要成分的無機融雪劑，如NaCl、CaCl2、MgCl2、KCl等，汽車行駛在灑有融雪劑的道路上，會造成比較嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，其中以NaCl和CaCl2的腐蝕性最為嚴(yán)重[8]。這與大眾和通用汽車循環(huán)鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)中的鹽溶液成分比較吻合，所以本研究將考察在NaCl鹽溶液中加入CaCl2是否會對腐蝕強度產(chǎn)生影響。

關(guān)于試驗用鹽溶液的濃度，在SAE J 1950—2016中[9]，介紹了在美國通用汽車試驗場，針對普通鋼在38 ℃，相對濕度100 %時不同濃度的鹽溶液對腐蝕速率的影響（圖3），如圖3所示，當(dāng)NaCl濃度為0.9 %左右時，腐蝕速率最大，這與通用汽車循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)中的NaCl濃度相符。但是在其它大部分標(biāo)準(zhǔn)中，NaCl濃度為5 %，這是因為有研究表明，在此濃度下，溶液中的氧含量會相對飽和，低于這個值時，鹽溶液濃度的增加會引起氧含量的上升，氧的去極化能力會隨之變強；高于這個值時，鹽濃度的增加反而會導(dǎo)致氧含量的下降，氧的去極化能力變?nèi)?，腐蝕作用減弱[10]。所以，本研究將NaCl濃度作為DOE方案中的1個試驗因子。

圖3 SAE J 1950—2016腐蝕速率與鹽溶液濃度的關(guān)系Figure 3 Relationship between corrosion rate and salt solution concentration of SAE J 1950—2016

關(guān)于鹽溶液的pH，當(dāng)然也會影響腐蝕板的腐蝕強度。這是因為金屬材料極易被酸性溶液腐蝕，pH越小，即酸性越強，對材料的腐蝕性也就越強[11]。所以本研究將pH也作為DOE方案中的1個試驗因子。

2.4 DOE方案的確定

本次用于DOE方案中的試驗因子共有5個，分別是NaCl濃度、是否加入CaCl2、pH、試驗溫度、腐蝕板的擺放角度，其中每個因子都對標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的腐蝕強度有影響，而且這些因子之間還有可能存在交互作用。

分別為每個試驗因子賦予2個水平值：1個低水平和1個高水平。

DOE試驗因子水平表見表3。

表3 DOE試驗因子水平表Table 3 DOE test factor levels

在Minitab軟件中（圖4），首先創(chuàng)建因子設(shè)計，選擇兩水平因子，通過圖4可知，5個試驗因子情況下如果進行全因子設(shè)計，那么需要運行32次試驗，如果進行部分因子設(shè)計方案，那么運行16次就可達(dá)到V分辨度，即得到1個較為可信的結(jié)果。為了減少試驗次數(shù)，突出運用軟件實現(xiàn)DOE設(shè)計的優(yōu)勢，本研究采用部分因子設(shè)計方案。

圖4 5因子情況下可用因子設(shè)計圖Figure 4 Available factor design diagrams of five factors

3 試驗實施與分析

3.1 試驗實施

根據(jù)Minitab生成16次試驗清單，按照表格所列試驗組合，配制相應(yīng)要求的鹽溶液，得到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)板質(zhì)量損失值，如表4所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的質(zhì)量損失試驗數(shù)據(jù)Table 4 Mass loss test data of standard corrosion plates

3.2 試驗因子顯著性分析

此階段的目的是找出對標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板腐蝕強度影響較大的試驗因子，本次試驗數(shù)據(jù)的模型建立，只考慮二階的交互作用，忽略三階及三階以上的交互影響。在Minitab中操作后，“效應(yīng)圖”選項中勾選“Pareto”和“正態(tài)”，生成圖5和圖6所示的效應(yīng)的正態(tài)圖和Pareto圖，此時缺省值α默認(rèn)為0.05。通過生成的2個圖形，便可以比較出效應(yīng)的相對大小以及評估出影響因子的顯著性了。

圖5 效應(yīng)的正態(tài)圖Figure 5 Normal plot of the effect

從圖5中可以看出，效應(yīng)的顯著因子為A和E，即NaCl濃度和試驗溫度，且試驗因子A（NaCl濃度）在擬合線左側(cè)，表示為負(fù)效應(yīng)，試驗因子E（試驗溫度）在擬合線右側(cè)，表示為正效應(yīng)，其它因子或交互效應(yīng)并不顯著。從圖6中也可以看出，當(dāng)顯著性水平α=0.05時，也只有E和A，即試驗溫度和NaCl濃度2個試驗因子的效應(yīng)超出了參考線0.017 01，表示其具有顯著性，且試驗溫度這一因子對腐蝕板質(zhì)量損失的影響比NaCl濃度因子的影響要大。

3.3 簡化模型

此階段是對上一階段的全模型進行簡化，找到一個精簡模式，將不顯著的因子從因子設(shè)計中刪除，只保留2個顯著因子NaCl濃度和試驗溫度。經(jīng)過Minitab操作后，得到表5、表6。

表5 已編碼系數(shù)Table 5 Encoded coefficient

表6 方差分析Table 6 Analysis of variance

表5和表6中的P值是評估此模型優(yōu)劣的重要指標(biāo)，2個表格中的P值均小于缺省值α=0.05，表明此模型適合于進一步的試驗驗證。

3.4 殘差診斷

殘差是標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的實際腐蝕強度與預(yù)計的腐蝕強度之差，殘差診斷是為了驗證已建立模型的優(yōu)劣[12]。生成質(zhì)量損失的殘差圖（圖7）。

圖7 質(zhì)量損失殘差圖Figure 7 Residual plot of mass loss

從圖7a中可以看出，殘差值基本上呈規(guī)律線性排布，無較大離散程度，表明腐蝕板的腐蝕強度的預(yù)計值與實際值較為接近；圖7b“與擬合值”圖雖然呈現(xiàn)出一種有規(guī)律的散布狀態(tài)，但僅憑目前的數(shù)據(jù)很難做出判斷；圖7c“直方圖”沒有呈現(xiàn)出正態(tài)分布，信息不夠，難以下結(jié)論，同樣僅僅憑目前的數(shù)據(jù)難以解釋；從7d“與順序”圖中可以看出，在圖形中零值的兩側(cè)，分布比較均勻，沒有明顯的增長或減少的趨勢，表明腐蝕板的腐蝕強度的預(yù)計值與實際值擬合效果較好。

試驗因子NaCl濃度和試驗溫度的散點圖分別如圖8和圖9所示。

圖8 殘差與NaCl濃度散點圖Figure 8 Scatter plot of residual and NaCl concentration

圖9 殘差與試驗溫度散點圖Figure 9 Scatter plot of residual and test temperature

從圖8和圖9中可以看出，殘差圖中沒有出現(xiàn)喇叭狀和漏斗型，說明殘差基本為0，數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，模型有效。

3.5 數(shù)據(jù)模型

舍去不顯著因子后，標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的質(zhì)量損失值只與NaCl濃度和試驗溫度有關(guān)，根據(jù)鹽霧試驗各參數(shù)的特征，可以簡單地認(rèn)定此模型是一個二元線性回歸方程，其函數(shù)表達(dá)式為：

式（2）中，Y代表標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的質(zhì)量損失，x1代表NaCl濃度，x2代表試驗溫度，b0，b1，b2為回歸參數(shù)。

對上述方程進行最小二乘估值，根據(jù)Minitab軟件運算的效應(yīng)和系數(shù)的估計數(shù)據(jù)，得到標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板質(zhì)量損失的回歸方程：

3.6 模型解釋

此階段的主要目的是為了找出哪個因子的響應(yīng)強度更為顯著、因子間是否存在交互作用以及對因子進行優(yōu)化處理后找到最優(yōu)解[13]。質(zhì)量損失的主效應(yīng)圖見圖10。從圖10中可以看出，其與試驗因子“NaCl濃度”成負(fù)相關(guān)，即質(zhì)量損失的均值在“NaCl濃度”取低水平時比其高水平時的值要大；而與試驗因子“試驗溫度”成正相關(guān)，即質(zhì)量損失的均值在“試驗溫度”取低水平時比其高水平時的值要小。從此圖中還可以看出，“試驗溫度”的斜率比“NaCl濃度”的斜率要大，表明試驗溫度的主效果比NaCl濃度的主效果要大，即試驗溫度對標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的質(zhì)量損失的響應(yīng)強度更為顯著。

圖10 質(zhì)量損失的主效應(yīng)圖Figure 10 Main effect plot of mass loss

盡管試驗溫度對標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板腐蝕強度的影響比NaCl濃度的影響要大，但是看其交互作用同樣重要，交互作用可以放大或消除主效果。

圖11顯示了試驗溫度和NaCl濃度的交互作用是兩條斜率不同的直線，圖11b中的兩條直線表明在試驗溫度為35 ℃和50 ℃時，NaCl濃度為9 g/L的溶液對標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板質(zhì)量損失的均值比NaCl濃度為50 g/L時要大；圖11a表明，當(dāng)NaCl濃度分別為9 g/L和50 g/L時，試驗溫度為50 ℃的條件對標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板質(zhì)量損失的均值比35 ℃時要大。

圖11 質(zhì)量損失交互作用圖Figure 11 Mass loss interaction diagram

還可以通過質(zhì)量損失與試驗溫度、NaCl濃度的等值線圖進行分析（圖12）。從圖12中可以看出，標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的質(zhì)量損失值在NaCl濃度接近10 g/L和試驗溫度接近50℃時最大，即圖中深綠色的部分。

圖12 質(zhì)量損失與試驗溫度、NaCl濃度的等值線圖Figure 12 Contour plot of mass loss，test temperature and NaCl concentration

在實際應(yīng)用中，實驗室加速腐蝕的試驗方法就是為了以較短的試驗時間獲得與車輛實際工況中相同或相近的腐蝕強度[14]，那么此試驗中標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的質(zhì)量損失應(yīng)該是一個望大值。為了得到最大的質(zhì)量損失值，利用軟件進行因子的最優(yōu)化處理，得到的最優(yōu)解如表7所示。

表7 最優(yōu)解Table 7 The optimal solution

4 結(jié)語

以標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板為試驗對象，首先利用魚骨圖識別出影響標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板腐蝕強度的所有因子，然后再逐一分析篩選，排除客觀因素和人為不可控因子，最后識別出“NaCl濃度”“是否加入氯化鈣”“pH”“試驗溫度”和標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板“擺放角度”5個因子，并分別賦予每個因子高低兩個水平值，利用Minitab軟件中DOE模塊功能的部分因子設(shè)計法，安排了16組試驗，即16 d的時間，最終分析出“試驗溫度”“NaCl濃度”為影響標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板的顯著性因子，且不存在交互作用，并找到了使得標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板腐蝕強度最大時的各因子的最優(yōu)組合方式，與逐個因子分析試錯法相比，大大提高了問題分析的效率和科學(xué)合理性。

本研究的成果可以作為相關(guān)車企、研究機構(gòu)進行相關(guān)課題研究的參考，為后續(xù)建立符合我國環(huán)境工況的循環(huán)鹽霧試驗方法奠定了基礎(chǔ)。同時，本研究將DOE的理念和方法引入到課題中，對同類問題的研究也具有借鑒意義。