「技術帖」汽車不同區域強化腐蝕試驗研究

摘要：為了瞭解汽車不同區域的腐蝕關聯性，以有效解決汽車腐蝕問題，在整車強化腐蝕試驗過程中於汽車不同區域進行掛片試驗。分析了試驗過程中試片的腐蝕微觀形貌及腐蝕產物，並研究了整車不同區域腐蝕量隨腐蝕時間的變化情況。結果表明，試片的腐蝕形貌和腐蝕產物隨整車強化腐蝕試驗的進行而發生變化，並且試片在整車不同區域的腐蝕量不同，腐蝕量由大到小的區域分別為機蓋、側圍、頂蓋和機艙內部。

關鍵詞：強化腐蝕試驗　微觀形貌　腐蝕產物　腐蝕量

1、前言

隨著汽車產業的不斷髮展，人們對汽車品質的要求越來越高，汽車抗腐蝕性能成為主機廠和消費者考核汽車品質的重要項目。汽車腐蝕不僅影響車輛外觀品質，還會因制動系統、轉向系統、動力系統等功能部件生鏽而給車輛行駛帶來極大的安全隱患。

整車強化腐蝕試驗是驗證汽車耐腐蝕性能最有效的措施之一，目前已被國內外眾多汽車企業應用。但在進行整車強化腐蝕試驗過程中，發現整車不同部位的腐蝕程度不同，並且對同一個零部件而言，很難在整車腐蝕試驗結果與試驗室腐蝕試驗結果之間建立關聯性。針對以上問題，開展了整車不同部位腐蝕掛片試驗，旨在為汽車行業腐蝕研究提供基礎數據，同時也為建立整車及零部件的腐蝕關聯性提供數據支持及理論依據。

2、試驗部分

2.1 整車強化腐蝕試驗

整車強化腐蝕試驗是指汽車在指定的試驗場內進行循環的包含鹽霧試驗、高溫高溼試驗、強化腐蝕路行駛（鹽水路、碎石路、泥漿路等）等試驗內容的一種考核車輛耐腐蝕性能的綜合性試驗方法，整車強化腐蝕試驗的主要試驗工況及試驗內容見表1。

表1　整車強化腐蝕試驗的主要試驗工況及試驗內容

整車強化腐蝕試驗主要包括試驗車預處理、正式強化腐蝕試驗、試後的全面檢查及腐蝕結果評價等步驟，具體試驗過程參照QC/T 732-2005《乘用車強化腐蝕試驗方法》，試驗週期為100循環，每個試驗循環為24h，10個腐蝕循環等效為1個腐蝕年。圖1為整車強化腐蝕試驗循環示意圖。

圖1　整車強化腐蝕試驗循環示意

2.2 試驗樣品及測試儀器

2.2.1 試驗樣品

寶鋼DC01冷軋板，試片規格為50 mm×35 mm× 0.8 mm。

2.2.2 測試儀器

a、Keyence VHX-2000型三維顯微鏡；觀察試片在整車試驗過程中的微觀形貌；

b、RIGAKU DMAX-RB型X射線衍射儀：分析腐蝕產物的組成。

2.3 試驗過程

選取一定數量的DC01冷軋板試片，將試片分別掛於機蓋、頂蓋、側圍和機艙內部，隨整車進行整車強化腐蝕試驗。試驗過程中，每經過10個循環後，在不同部位各取下3塊試片，其中1塊試片進行腐蝕產物分析，另外2塊試片進行腐蝕量的測定。

3、結果分析與討論

3.1 腐蝕形貌分析

整車試驗過程中，通過三維顯微鏡對前10個、20個、30個循環（分別為240h、480h、720h）的腐蝕形貌進行分析，圖2為冷軋板試片在整車強化腐蝕試驗過程中的微觀腐蝕照片。從圖中可以看出，隨著試驗時間的增加，試片的微觀形貌發生了較大變化：10個循環時，試片表面出現小的顆粒狀腐蝕產物；20個循環以後，試片表面顆粒物增多並變大，且試片表面出現明顯裂紋，說明腐蝕由表面逐漸延伸到材料內部，並且腐蝕產物形態發生了一定變化。

圖2　冷軋板試片在整車強化腐蝕試驗過程中的微觀腐蝕照片

3.2 腐蝕產物分析

圖3為冷軋板試片在整車試驗過程中的X射線衍射（XRD）分析圖。由XRD分析結果可知，冷軋板腐蝕產物主要為FeOOH、Fe₃O₄、Fe₂O₃和Fe（OH）₃。10個循環時的腐蝕產物主要是Fe₃O₄，其次是Fe₂O₃及其水合物；30個循環時的腐蝕產物為FeOOH及少量Fe（OH）₃。可見，隨著試驗時間的增加，腐蝕產物由Fe₃O₄和Fe₂

O₃逐步轉變為FeOOH和Fe（OH）₃，佐證了圖2中微觀形貌的變化。整車強化腐蝕試驗過程中的水汽和氧氣作用於試樣表面，並隨著裂紋進入基材內部，使陽極Fe發生溶解，生成Fe₂+並在H₂O和氧氣作用下形成FeOOH；另外，Fe₃O₄和Fe₂O₃在有氧條件下也會生成FeOOH，少量Fe（OH）₃可能是由Fe₂O₃在高溫、高溼環境中形成的。

3.3 不同部位腐蝕情況分析

每經過10個循環（240h）試驗後取下試驗試片，按照IS0 8407《金屬和合金的腐蝕-腐蝕試樣上腐蝕產物的清除》規定的化學清洗方法去除試片表面的腐蝕產物。採用失重法測試試樣的腐蝕量，按照以下公式計算腐蝕量。

圖3　冷軋板試片在整車試驗過程中的XRD分析圖

△M= M1-M2

式中，△M為腐蝕量，g；M1為試樣初始質量，g；M2為除鏽後的試樣質量，g；。

進行整車強化腐蝕試驗的不同區域冷軋板試片的腐蝕量隨試驗週期變化情況見圖4，圖中給出10個、20個和30個循環的不同部位的腐蝕量結果。從圖中可以可以得出以下結論。

圖4　腐蝕量隨試驗週期變化情況

4、結論

a.隨著整車強化腐蝕試驗時間的增加，試片表面腐蝕產物形態發生變化，顆粒狀腐蝕產物增多並變大，並且鏽層表面出現裂紋；

b.整車強化腐蝕試驗過程中的腐蝕產物主要為FeOOH、Fe

₃O₄、Fe₂O₃、和Fe（OH）₃，並且隨著試驗時間的增加，腐蝕產物由Fe 3O 4和少量Fe₂O₃逐步轉變為FeOOH和少量Fe（OH）₃；

c.整車不同區域腐蝕程度不同