摘要：汽車金屬零部件腐蝕是造成汽車壽命降低的重要原因之一，鹽霧腐蝕試驗是檢驗金屬零部件耐蝕強度的重要手段之一。介紹了鹽霧腐蝕的破壞性，進而研究了腐蝕的機理，包括斑狀腐蝕、局部腐蝕、縫隙腐蝕和受載下的腐蝕，對鹽霧試驗的方法、評判和改進措施進行了分析，為金屬零部件的設計與防護提供參考。
關鍵詞：汽車金屬零部件;腐蝕機理;腐蝕試驗
引言
汽車金屬零部件腐蝕是造成汽車壽命降低的重要原因之一，特別是在溼熱等惡劣工況下行駛的汽車，腐蝕現象就更為嚴重。腐蝕不僅直接影響汽車零部件的質量和使用壽命，還會導致環境汙染和交通事故，給社會和經濟發展造成巨大損失。所以，無論是政府部門還是汽車企業，甚至消費者都十分重視汽車的防腐蝕問題，這也就使鹽霧腐蝕試驗成為檢驗金屬零部件耐蝕強度的重要手段之一。
早在20世紀80年代，美國每年因汽車腐蝕所造成的損失高達200億美元，圖1所示是部分汽車的防腐年限，表1所示是汽車常見的腐蝕部位及其典型零件。
由表1和圖1可以看出，幾乎汽車各個部位的金屬零件都會涉及到腐蝕問題，各大汽車企業也都對自己生產的汽車提出了防腐蝕要求，大眾汽車更是把耐腐蝕年限提高到12年，可見對其重視程度之大。
表1 汽車常見的腐蝕部位及其典型零件
圖1 部分汽車的防腐年限
1、腐蝕機理
汽車零部件常見的腐蝕類型主要有斑狀腐蝕、局部腐蝕、縫隙腐蝕和受載下的腐蝕。
斑狀腐蝕是汽車車身通常發生的一種腐蝕，表現為面漆或塗層鼓泡和脫落，露出基體金屬、出現均勻腐蝕或蝕坑。腐蝕原因是多方面的，有的是因為基體金屬陰極反應導致氣體鼓泡剝離;有的是因為基體金屬的陽極溶解導致塗層脫落;有的是因為沙石飛濺使漆層分離;有時候是多種因素同時存在造成。所以這種腐蝕多發生在車身和底盤部位。
局部腐蝕包括點腐蝕、雙金屬腐蝕和晶間腐蝕。點腐蝕常發生在不鏽鋼、鋁及鋁合金、鋅合金構件以及鍍錫、鍍銅、鍍鎳/鉻零件表面。特別是有氯離子的環境，即在有防凍鹽的道路上和海洋大氣中，汽車點腐蝕最為嚴重。雙金屬腐蝕發生在電位不同的異金屬連接件中電位較負的金屬，如與鋼件連接的鋅、鋁及其鍍層，由於電位差作用易發生腐蝕。晶間腐蝕是不鏽鋼、鋁合金等汽車零件常發生的腐蝕。引起晶間腐蝕的原因是在製造中由於加熱、焊接，從而引發晶粒與邊界化學成分的變化。
縫隙腐蝕是汽車腐蝕中最常見也是最嚴重的腐蝕形式，所有的金屬及其合金都會發生縫隙腐蝕。縫隙腐蝕是由於縫隙內外氧含量、離子濃度等條件不同導致的。在鉚接、焊接及螺栓連接的位置都極易發生此類腐蝕，而含Cl－的環境更會加快縫隙腐蝕的速度，對縫隙腐蝕比較敏感的寬度是0.025 ～0.100mm。
汽車中的一些承載構件，在潮溼腐蝕環境下，若受靜載則易發生應力腐蝕破裂;若受週期動載則易發生疲勞腐蝕;若受微小週期振動則發生微動腐蝕。汽車構件受載下腐蝕的危險在於構件承受遠低於材料的屈服極限的載荷下發生零件斷裂，該種腐蝕的隱密性、突發性是汽車安全行駛的隱患。
汽車零部件的鹽霧腐蝕試驗就是驗證零部件腐蝕強度的最好方法之一，也是金屬零部件必檢的試驗項目之一。一般有塗覆層的金屬零部件，均要進行鹽霧腐蝕試驗，來檢測其耐腐蝕的強度。
2、腐蝕試驗標準
鹽霧試驗最初的目的是用來鑑定各種電鍍層的質量和保護性能，現在這種試驗已經擴展到有機塗層、防鏽油脂、金屬材料、甚至元件和完全裝配好的設備，應用非常廣泛。正是由於鹽霧試驗自身的重要性，各個國家、各國際組織和各大汽車企業都制訂了相關的鹽霧試驗標準。表2列出了常用的鹽霧試驗標準。
表2 常用鹽霧試驗標準
3、腐蝕試驗方法和設備
常用的鹽霧腐蝕試驗有中性鹽霧試驗(NSS)、醋酸鹽霧試驗(AASS)、氯化銅-醋酸加速鹽霧試驗(CASS)或循環腐蝕試驗，其他還有酸性溶液腐蝕試驗，鹼性溶液腐蝕試驗，Kesternich腐蝕試驗，通風的工業氣氛腐蝕試驗等。中性鹽霧試驗適用於金屬及其合金、金屬覆蓋層、有機覆蓋層、陽極氧化膜和轉化膜。乙酸鹽霧和銅加速乙酸鹽霧試驗適用於銅/鎳/鉻或鎳/鉻裝飾性鍍層，也適用於鋁的陽極氧化膜。
3.1 試驗設備
腐蝕試驗中最重要的設備就是鹽霧試驗箱，來保持鹽霧環境。按照GB/T10587-2006的要求，一般的腐蝕試驗箱鹽霧收集區域為80cm2，鹽霧沉降率在0.0125 ～0.0250mL/(cm2·h)，試樣與豎直方向呈(20±5)°放置。圖2是最常用的腐蝕試驗箱之一。
圖2 腐蝕試驗箱
3.2 中性鹽霧試驗
中性鹽霧試驗是用NaCl溶液在金屬表面噴灑一定時間，看是否有鏽跡腐蝕現象，是目前應用較多的試驗方法，適用於幾乎所有的汽車金屬零部件，包括金屬及其合金、有機塗層、無機塗層和化學鍍層等，如螺栓，各種金屬支架，各種金屬拉鎖，油漆件等。
3.3 醋酸鹽霧試驗
醋酸鹽霧試驗是用加入酸的NaCl溶液噴灑金屬表面，比NSS試驗條件惡劣，一般檢驗電鍍塗層和化學塗層的耐腐蝕性，如電鍍飾條，鋁陽極氧化膜等。
這種鹽霧腐蝕試驗腐蝕速度明顯加快，據有關資料統計，在醋酸鹽霧試驗中試驗24h，基本上可接近於中性鹽霧試驗72h的結果。
3.4 氯化銅-醋酸加速鹽霧試驗
氯化銅-醋酸加速鹽霧試驗是用加入酸和CuCl2的NaCl溶液噴灑金屬表面，比NSS和AASS試驗條件更為惡劣，其腐蝕速度約為AASS的5倍，常用來檢驗鍍鉻和不鏽鋼零部件的耐腐蝕性，如鍍鉻格柵，鍍鉻門把手等。
氯化銅-醋酸加速鹽霧試驗與前兩種試驗方法對比，溫度明顯提高，腐蝕速度增加明顯，而在醋酸鹽溶液中加入銅鹽後會誘發強烈的腐蝕。
3.5 循環腐蝕試驗
由於以上三種腐蝕試驗都是在溼態下完成的，無法模擬大氣環境中的幹態環境和乾溼交變環境，所以與真實的戶外環境存在一定差異。循環腐蝕試驗則模擬了真實環境中的不同狀態，通常分為噴霧週期、溼熱週期和乾燥週期，通過乾溼環境的不斷變化，得到更為真實的數據與結果，所以對耐腐蝕性能要求比較高的零部件多用這種試驗方法，如排氣管，吊耳等。
3.6 鹽霧試驗的評判
鹽霧試驗的腐蝕時間依據零件具體的使用情況、表面處理情況和腐蝕程度來制定，如排氣管、機油濾清器、轉向彈簧等底盤金屬件，由於腐蝕強度大，所以鹽霧試驗時間要長;如飾條、格柵、座椅等車身和內飾件，由於腐蝕強度低，所以試驗時間可以稍短。表3所示為常用的表面處理工藝的耐腐蝕試驗時間，一般在6～1000h之間。
表3 鹽霧腐蝕試驗參考時間
對於有塗層的零部件，也可以用鹽霧腐蝕試驗來檢驗其耐腐蝕能力，但試驗中對塗層和基材的腐蝕在微觀上存在不同。首先，對基材的腐蝕是一個氧化的過程，不同的試驗條件氧化的程度不同導致了各種試驗方法對基材的腐蝕性不同。其次，各種試驗方法對塗層的腐蝕是以對基材的腐蝕為基礎的，當鹽水微觀滲透到塗層劃傷部位或者塗層與基材結合處時，降低了塗層與基材的結合力而產生擴蝕。
4、鹽霧試驗失效形式和改善方法
鹽霧試驗結束後，要求零件不能產生紅鏽或白鏽，但也可根據使用情況和使用要求允許有一定的腐蝕出現，但不能超過一定的範圍，否則接受試驗的產品不合格。
對於金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層經腐蝕試驗後的試樣評級可以參考GB/T 6461-2002，保護評級(RP)與外觀評級(RA)可分為10個等級，如下表4所示。
表4 保護評級與外觀評級
鹽霧試驗對試樣破壞程度主要分為非常輕度、輕度、中度、重度四個級別，破壞類型則可以按照表5進行劃分。
對於這些腐蝕的發生，可以從設計、材料和塗覆三個方面考慮改進。在設計上應儘量避免封閉區，或讓封閉系統的通風與排水良好，外形設計儘量圓滑，不易積水;材料上應選用腐蝕率低的耐蝕金屬(如耐候鋼)，或適當增加金屬厚度，在容易發生點腐蝕的部位，設計中選用含Mn、Mg等合金元素的不鏽鋼，它們能與Fe、Si等形成電位較負的活潑相，提高抗點蝕能力;塗覆上可以採用油漆、陰極電泳或鍍層等方式提高零件的抗腐蝕等級。
表5 覆蓋層破壞類型分類
5、結論
鹽霧試驗是考核汽車零部件抗鹽霧腐蝕能力的重要手段，試驗結果的科學性、合理性至關重要。通過試驗和腐蝕檢測方法，科學合理地表述試驗結果，才能更好地為裝備選材、結構設計、工藝選擇、產品運輸存儲及使用和維護提供有效的數據，提高汽車零部件的抗鹽霧腐蝕能力。汽車腐蝕的防護是一個長期的過程，對鹽霧腐蝕的機理和試驗進行深入的研究，有利於汽車零部件的優化設計和不斷改進，為汽車金屬零部件的防腐蝕和提高使用壽命有重要的意義。
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