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融雪劑對汽車零部件腐蝕性的試驗方法研究

2016-03-11 11:21:23 作者：余勇黃平范梅梅來源：重慶長安汽車股份有限公司分享至：

　　前言

融雪劑是一種能使冰雪在0℃以下融化的化學物質，能有效融化道路上的積雪，且使用快捷方便，從二十世紀五十年代開始，西方發(fā)達國家開始廣泛使用融雪劑。目前融雪劑的種類繁多，按照主要化學成分的不同，可分為：氯鹽類、非氯鹽類、環(huán)保混合型融雪劑。

　　其中氯鹽類融雪劑是目前使用時間最長、用量最大的一類，在城市、高速公路融雪中應用廣泛。氯鹽類融雪劑價格低廉、資源豐富，但會對汽車、橋梁道路、基礎設施等產生嚴重的腐蝕，造成巨大的經濟財產損失，特別是對汽車底盤的腐蝕尤為明顯。融雪劑在與金屬接觸的過程中，由于電化學腐蝕反應，容易使行駛的汽車底盤的金屬生銹甚至形成嚴重的腐蝕。美國有資料表明，融雪劑的平均價格為153 美元/ 噸，而每用1 噸融雪劑，會對汽車造成113 美元的腐蝕損失。

　　目前氯鹽類融雪劑的使用依然普遍，從融雪效能、速度、方便快捷到成本效益的對比發(fā)現(xiàn)，氯鹽類融雪劑仍然是難以取代的，但國內還沒有任何評價融雪劑對汽車零部件腐蝕影響的標準和方法，因此如何研究融雪劑對汽車零部件的腐蝕影響成為一個必不可少的課題。

試驗環(huán)境

試驗環(huán)境為漠河極寒環(huán)境，地點選擇在中國兵器工業(yè)第五九研究所漠河試驗站進行試驗（如表1 所示）。漠河地區(qū)屬于寒溫帶大陸性氣候，位于大興安嶺北麓，黑龍江上游南岸，中國最北端，常年年平均溫度-1.8℃，最低溫度可達-52.3℃，是中國氣溫最低的縣份。漠河地區(qū)從10 月開始入冬，一直持續(xù)到次年5 月份開始入春，整個冬天持續(xù)7 個多月，冬天溫度平均在零下20 ～ 40℃左右，長年積雪。

中國兵器工業(yè)第五九研究所漠河試驗站建于1971 年，是我國唯一典型的高緯度低溫環(huán)境試驗站，擁有試驗場6000m2，能進行耐北方冷寒環(huán)境的相關研究，有助于了解北方極寒氣候環(huán)境及其腐蝕因素。漠河長時間的低溫和積雪，能有效保證汽車零部件接觸積雪的時間，以及融雪劑的充分使用。

　樣件情況

樣件種類

試驗樣件包括穩(wěn)定桿、轉向節(jié)、雨刮臂、制動卡鉗、制動盤、發(fā)動機水管、鋁合金缸蓋、副車架、緊固件等汽車零部件。

　　樣件的防腐工藝涵蓋了電泳漆、噴塑、鍍鋅和無鉻鋅鋁涂層等傳統(tǒng)防腐工藝，也包含了拉弗萊、石墨烯等先進的綠色環(huán)保防腐工藝，但每種試驗樣件的防腐蝕工藝所使用的化學原材料品牌均不相同。通過該試驗充分驗證各種防腐工藝狀態(tài)下，融雪劑對汽車零部件的腐蝕影響。

投樣方式

根據(jù)汽車零部件的實際使用環(huán)境，試驗樣件進行戶外暴露試驗和棚下試驗。

1 戶外暴露試驗制

動盤、卡鉗、雨刮等零部件暴露在外面，經常受到日曬、雨雪的影響，故進行戶外暴露試驗。根據(jù)漠河站的地理位置，樣件擺放進行了一定的傾斜，采用導線和塑料墊片將樣件固定于試驗架上（避免與試驗架直接接觸），擺放角度為接受日光最充分的角度（如圖1 所示）。

2 棚下試驗

鋁合金缸蓋、發(fā)動機水管等零部件未直接暴露在外，偶爾會接觸到雨雪，故進行棚下試驗。將樣件水平放置于距離地面約20cm 的四個支柱上（如圖2（a）右下所示），同時利用支架或支撐桿，用導線將發(fā)動機水管、鋁合金缸蓋等懸掛于距離地面約40cm 處（懸掛于副車架的中間部位，如圖2(a) 左所示）。完成樣品放置后，將包裝木箱反扣在支架或支撐桿上，要求包裝木箱頂部距離地面約70cm（如圖2（b）所示）。采用2m×2m 的防雨篷布進行遮蓋（篷布下端距離地面高度約20cm，與副車架放置高度相當），并將篷布底部固定以防滑落。各樣件之間不能相互接觸，以保證樣件的腐蝕情況不受其他零部件的影響。

融雪劑使用

融雪劑制備

本方法采用氯化鈉融雪劑，為使融雪劑均勻地灑在樣件表面的積雪上，提高融雪效率和減少熱沖擊對樣件的損害，試驗采用噴灑融雪劑飽和溶液的方式，其濃度為室內溫度（20℃）下的飽和溶液。

融雪劑用量

融雪劑每個月噴灑一次，樣件表面噴灑量為50mL/dm2。

噴灑方式

將融雪劑飽和溶液（20℃）以霧狀形式進行噴灑，噴壺往返、緩慢、勻速移動，使溶液均勻地噴灑在樣件表面，使樣件表面積雪均勻潤濕（圖3(a)）。

　　所有零部件樣件，2 號、3 號平行樣噴灑融雪劑，1 號平行樣不噴融雪劑；副車架B 號平行樣噴融雪劑，A 號平行樣不噴融雪劑；緊固件、鋁合金缸蓋、發(fā)動機管件等不噴融雪劑（圖3(b)）。

觀察和記錄

（1）每個月的25 日噴灑融雪劑；（2）每個月的24 日觀察樣件情況，拍照、記錄銹蝕情況；（3）直到積雪開始融化后，停止融雪劑試驗，記錄試驗時間。

結果與討論

銹蝕情況

　圖5 漠河站部分未噴融雪劑和噴融雪劑的試驗樣件（右為噴融雪劑）

表3 給出了漠河站投試樣品自然暴露12 個月的外觀檢測結果（檢測依據(jù)GB/T 1766-2008）。從表3 和圖4 可以看出，漠河站暴露的試驗樣品，穩(wěn)定桿和轉向節(jié)老化嚴重，制動盤則銹蝕嚴重，其余試驗樣品在漠河站暴露12 個月后均未產生明顯的腐蝕現(xiàn)象。

　　（1）W3 制動卡鉗、W4 緊固件試驗前后未產生明顯銹蝕，漠河站10 月份以后已經開始下雪，由于沉降于樣件表面的積雪深厚并且一定時間內難以消融，一定程度上對樣件起到了隔離防護作用，所以樣件表面的腐蝕變化不明顯。

　　（2）W9 鋁合金缸蓋、W10 副車架試驗前后未產生明顯銹蝕，由于棚下試驗樣件未直接接觸雨雪、日曬，與其試驗環(huán)境有關。（3）W1 穩(wěn)定桿、W2 轉向節(jié)產生較嚴重的老化現(xiàn)象，與其采用的電泳漆表面處理工藝耐老化性能較差有關。

　　（4）W6 和W7 制動盤，由于內圓盤未做任何防護，在暴露6 個月時已出現(xiàn)嚴重銹蝕；W5 和W8 制動盤產生明顯的銹蝕和老化現(xiàn)象，其中W8 制動盤銹蝕極為嚴重，與其使用的防腐工藝和化學原材料品牌不同有關。

　融雪劑效果

表4 給出了漠河站未噴融雪劑和噴融雪劑試驗樣件自然暴露12 個月的外觀變化情況。從表4 和圖5 可以看出，零件種類不同、防腐工藝不同、化學原材料品牌不同，噴融雪劑產生的影響也不同。

　　（1）W1 穩(wěn)定桿、W2 轉向節(jié)、W10 副車架采用電泳漆防腐工藝，W3 制動卡鉗、W9 鋁合金缸蓋采用鍍鋅防腐工藝，W4 緊固件采用拉弗萊防腐工藝，W7 制動盤采用石墨烯防腐工藝，雖然各樣件產生了不同程度的銹蝕或老化現(xiàn)象，但未噴融雪劑與噴融雪劑狀態(tài)下，樣件的外觀變化情況基本一致，無明顯差異。分析認為，一方面，試驗樣件產生的銹蝕或老化，與采用的防腐工藝本身的防腐性能高低有關，但與噴融雪劑無關。另一方面，電泳漆、鍍鋅、拉弗萊和石墨烯這幾種防腐工藝的抗融雪劑性能較好。

　　（2）W5 制動盤采用無鉻鋅鋁涂層防腐工藝，噴融雪劑比未噴融雪劑的樣件產生更嚴重的銹蝕和老化。W6 制動盤也采用無鉻鋅鋁涂層防腐工藝，但未噴融雪劑與噴融雪劑狀態(tài)下，均為內圓盤完全銹蝕且銹蝕嚴重、外圓盤產生大量銹點，腐蝕情況無明顯差異。分析認為，采用不同品牌化學原材料的無鉻鋅鋁涂層防腐工藝的抗融雪劑性能存在明顯差異。

　　（3）W8 制動盤采用富鋅涂料防腐工藝，噴融雪劑比未噴融雪劑的樣件產生嚴重得多的銹蝕和老化。分析認為，一方面，融雪劑加速了樣品表面的積雪融化，導致樣品表面水分和濕度增加；另一方面，富鋅涂料防腐工藝的抗融雪劑性能較差。

結語

本試驗方法的優(yōu)點在于采用典型戶外試驗，模擬了汽車零部件的實際使用環(huán)境，并進行了長達一年時間的試驗，探索出了不同防腐工藝、不同品牌原材料抗融雪劑腐蝕和老化的規(guī)律，并進行了定性分析。不足之處在于沒有進行定量試驗和分析，且漠河為極寒環(huán)境（極端條件），沒有在北方一般寒冷地區(qū)進行相關試驗，這些將是今后進一步試驗研究的方向。

　　隨著國家新《三包法》的發(fā)布，消費者對汽車外觀越來越重視，要求也越來越苛刻，這無形中對汽車零部件的防腐性能提出了更嚴格的挑戰(zhàn)。目前，國內在研究融雪劑對汽車的腐蝕影響方面尚處于空白，此次研究是第一次結合融雪劑、零件類型、防腐工藝、試驗環(huán)境等因素，系統(tǒng)地開展有針對性的研究，這對于了解和掌握融雪劑對汽車零部件的腐蝕影響情況、探索研究方法、制定相關評價標準和規(guī)范有重要意義。

作者簡介

　　余勇，男，重慶市人，畢業(yè)于西南大學化學化工學院材料化學專業(yè)，重慶長安汽車股份有限公司表面處理工藝工程師，主要研究方向為電鍍和涂裝。