摘 要：大部分工業(yè)產(chǎn)品都要經(jīng)過鹽霧腐蝕試驗(yàn)，特別是汽車行業(yè)出產(chǎn)的產(chǎn)品，通過鹽霧試驗(yàn)?zāi)M出汽車部件在大氣環(huán)境中的腐蝕情況，科學(xué)評(píng)價(jià)部件各方面性能。該文從汽車行業(yè)作為切入點(diǎn)，主要研究鹽霧腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以及具體應(yīng)用，首先介紹鹽霧試驗(yàn)概念、種類及特點(diǎn)，接下來分析汽車材料用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法，最后深入研究汽車行業(yè)中單相試驗(yàn)、綜合鹽霧腐蝕試驗(yàn)，希望為汽車行業(yè)今后的鹽霧腐蝕試驗(yàn)提供一定的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：鹽霧腐蝕試驗(yàn)；標(biāo)準(zhǔn)；汽車；循環(huán)鹽霧

0 前言

鹽霧腐蝕試驗(yàn)可以模擬出大氣環(huán)境下的鹽霧腐蝕，并且加快整個(gè)腐蝕進(jìn)度，在短時(shí)間內(nèi)就可以得到試驗(yàn)結(jié)果，在汽車行業(yè)發(fā)揮重要作用，可以測(cè)試產(chǎn)品的可靠性及品質(zhì)。最開始出現(xiàn)的鹽霧試驗(yàn)類型為中性鹽霧試驗(yàn)，腐蝕環(huán)境貼近中性，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了各類試驗(yàn)，例如ASS、CASS 等，后續(xù)研發(fā)出了交變鹽霧試驗(yàn)，可以循環(huán)濕熱、鹽霧和干燥等階段，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種環(huán)境的交替轉(zhuǎn)換，可以有效測(cè)試產(chǎn)品性能，現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)了多種鹽霧腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法，適用于測(cè)試不同的汽車部件。

1 鹽霧試驗(yàn)

1.1 鹽霧腐蝕

鹽霧是常見是一種常見的大氣腐蝕，存在自然環(huán)境中，腐蝕破壞性相對(duì)較強(qiáng)。鹽霧中含有大量的氯離子，會(huì)直接穿透金屬材料的表面，氧化及防護(hù)層都無法阻隔氯離子，在穿越材料表面以后，就會(huì)與金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，對(duì)材料造成巨大的破壞，表面腐蝕的同時(shí)還會(huì)改變?cè)行阅埽L(zhǎng)時(shí)間腐蝕后還會(huì)通過空隙及裂縫投入產(chǎn)品內(nèi)部，進(jìn)一步腐蝕。

1.2 鹽霧試驗(yàn)

鹽霧腐蝕對(duì)于金屬材料的破壞較大，為了減少鹽霧腐蝕，可以開展鹽霧試驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)室模擬出大氣鹽霧腐蝕的狀態(tài)，較天然環(huán)境相比較，實(shí)驗(yàn)室模擬的鹽霧腐蝕更強(qiáng)烈，氯化物濃度可以達(dá)到大氣環(huán)境的幾倍到幾十倍，這樣可以快速在實(shí)驗(yàn)室顯現(xiàn)出現(xiàn)金屬材料的腐蝕情況。在實(shí)驗(yàn)室24h 時(shí)間就可以模擬出天然環(huán)境1年的腐蝕情況，這樣可以大幅度縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并且模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確，在鹽霧試驗(yàn)過程中，會(huì)在實(shí)驗(yàn)室配備大量專業(yè)的模擬設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)鹽霧環(huán)境條件的監(jiān)測(cè)，屬于環(huán)境試驗(yàn)的一種。

2 鹽霧試驗(yàn)的種類

2.1 中性鹽霧試驗(yàn)

現(xiàn)階段，最為常用的試驗(yàn)方法就是中性鹽霧試驗(yàn)，也是出現(xiàn)最早的試驗(yàn)方法。在中性鹽霧試驗(yàn)過程中，要連續(xù)提供鹽霧，溫度在35 ℃左右，濕度在95%以上，采用氯化鈉鹽水（5%的濃度）制作1 ～2mL/（h·80 cm2）的沉降量，將鹽霧沉降到被測(cè)物體表面，然后根據(jù)實(shí)際需求確定試驗(yàn)時(shí)間，確定腐蝕情況[1]。

2.2 醋酸鹽霧試驗(yàn)

在中性鹽霧試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出來醋酸鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)條件與中性鹽霧試驗(yàn)基本一致，但是還要摻入一定量的冰醋酸，可以達(dá)到調(diào)節(jié)pH 值的作用，迅速將實(shí)驗(yàn)室pH調(diào)節(jié)為酸性（pH 值大概在3 左右），這樣鹽霧的性質(zhì)發(fā)生改變，被測(cè)物件處于酸性鹽霧環(huán)境中，腐蝕速度加快，可以達(dá)到中性鹽霧試驗(yàn)速度的3 倍。

2.3 銅加速醋酸鹽霧試驗(yàn)

近些年我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)工業(yè)發(fā)展，鹽霧試驗(yàn)的腐蝕速度也需不斷加快，所以更多的產(chǎn)品測(cè)驗(yàn)采取銅加速醋酸鹽霧試驗(yàn)，將試驗(yàn)溫度提高至50 ℃，在原來氯化鈉溶液中添加少量氯化銅，可以大幅度增加腐蝕程度。同時(shí)pH 值一般設(shè)定在3.1～3.3 ，腐蝕程度超過醋酸鹽霧試驗(yàn)，腐蝕速度可以達(dá)到中性鹽霧試驗(yàn)的8 倍左右。

2.4 交變鹽霧試驗(yàn)

交變鹽霧試驗(yàn)屬于綜合性的試驗(yàn)，將不同測(cè)試條件綜合運(yùn)用，在實(shí)驗(yàn)室組合循環(huán)，這樣可以讓模擬環(huán)境更加貼近現(xiàn)實(shí)生活，被測(cè)部件處于潮態(tài)環(huán)境，不僅腐蝕表面，還會(huì)對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生一定的腐蝕，在交變鹽霧試驗(yàn)過程中，會(huì)交替轉(zhuǎn)換兩種環(huán)境，一種為鹽霧環(huán)境，另一種為濕熱環(huán)境，在模擬試驗(yàn)結(jié)束以后，可以檢測(cè)電性能及機(jī)械性能，主要用于測(cè)試空腔型整機(jī)產(chǎn)品[2]。

3 循環(huán)腐蝕鹽霧試驗(yàn)特點(diǎn)

3.1 加速性

循環(huán)腐蝕鹽霧試驗(yàn)的加速性主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。

1）鹽霧持續(xù)噴射，保證表面腐蝕持續(xù)進(jìn)行。在循環(huán)鹽霧腐蝕過程中，會(huì)將定量的鹽霧噴射出去，被測(cè)件會(huì)出現(xiàn)一系列的變化，包括生銹、氣泡等，而鹽霧在這個(gè)過程中持續(xù)供應(yīng)，可以持續(xù)腐蝕被測(cè)件。

2）濕熱階段鹽霧積累會(huì)擴(kuò)散到被測(cè)件內(nèi)部。在被測(cè)件進(jìn)入到濕熱階段以后，雖然沒有向表面噴射鹽霧，但是原來積累的鹽霧還會(huì)附著在被測(cè)件物體表面，在濕熱環(huán)境下向內(nèi)部滲透，深度腐蝕被測(cè)件。

3）干燥階段加快表面腐蝕速率。在被測(cè)件進(jìn)入到干燥階段以后，相對(duì)濕度會(huì)逐漸性降低，這就增加鹽溶液濃度，腐蝕性更強(qiáng)，加快對(duì)被測(cè)件的腐蝕。

在循環(huán)腐蝕鹽霧試驗(yàn)過程中，被測(cè)件始終處于循環(huán)交替的狀態(tài)，傳統(tǒng)鹽霧試驗(yàn)方法過于簡(jiǎn)單，僅僅在被測(cè)件的表面出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，雖然會(huì)滲透到內(nèi)部，但是腐蝕模擬會(huì)偏離實(shí)際情況，而循環(huán)交替腐蝕將干燥、濕熱及鹽霧3個(gè)狀態(tài)循環(huán)交替，模擬的環(huán)境更加貼近真實(shí)，加快測(cè)試速度，同時(shí)讓試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確真實(shí)。

3.2 復(fù)雜性

循環(huán)鹽霧實(shí)驗(yàn)?zāi)M出的環(huán)境更加貼近大氣環(huán)境，并且循環(huán)組成較多，可以結(jié)合實(shí)際測(cè)試需求合理選擇，盡可能貼近使用環(huán)境，試驗(yàn)的復(fù)雜性更高。由于循環(huán)鹽霧腐蝕需要切換多個(gè)循環(huán)組合，為此需要安排專門的操作人員，近些年，隨著科技水平不斷提升，已經(jīng)可以利用單個(gè)試驗(yàn)箱完成所有的試驗(yàn)任務(wù)，但是目前國產(chǎn)試驗(yàn)箱無法支持所有試驗(yàn)，一些進(jìn)口產(chǎn)品能夠完成。

4 汽車材料用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

循環(huán)鹽霧試驗(yàn)最早應(yīng)用在汽車行業(yè)，可以有效評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性，主要有以下3 種循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法。

4.1 CCT循環(huán)

該方法主要以中性鹽霧方法作為基礎(chǔ)，增加干燥、濕熱2個(gè)環(huán)節(jié)，后續(xù)經(jīng)過多次優(yōu)化改進(jìn)，已經(jīng)發(fā)展到CCT IV，也是目前受到行業(yè)認(rèn)可的使用方法，主要用于測(cè)試汽車鋼板及零部件。濕熱條件為60℃及95%，持續(xù)75min，干燥溫度濕度為60℃及30%以下，持續(xù)160min，再次經(jīng)歷濕熱階段[3]。

4.2 GMW 14872

該方法最早應(yīng)用在美國，采取疊加環(huán)境組合，環(huán)境溫度為25℃及45%相對(duì)濕度，持續(xù)8 h 后進(jìn)入濕熱階段，接下來進(jìn)入干燥環(huán)節(jié)，該方法可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境加入鹽霧，同時(shí)還可以加入機(jī)械沖擊、砂礫等因素，選用該方法時(shí)可以結(jié)合汽車測(cè)試部件選擇循環(huán)次數(shù)。

4.3 SAE J2334

該方法為國際發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法，溫度為25 ℃，相對(duì)濕度為45%，持續(xù)8 h 進(jìn)入到濕熱階段，溫度提升至50 ℃，濕度達(dá)到100%，持續(xù)6 h 進(jìn)入到鹽霧階段，最后為干燥環(huán)節(jié)。該方法干燥時(shí)間較長(zhǎng)，一般用于測(cè)試汽車涂裝類產(chǎn)品。

4.4 PV 1210

該方法主要用于德國，應(yīng)用相對(duì)廣泛，地接鹽霧、濕熱及存儲(chǔ)環(huán)境，首先保持中性鹽霧狀態(tài)，持續(xù)4 h 后進(jìn)入環(huán)境溫度，最后為濕熱階段，該方法取消了干燥階段，用于測(cè)試涂層車身、薄板及結(jié)構(gòu)組件。

5 在汽車工業(yè)中的單項(xiàng)與綜合鹽霧、腐蝕試驗(yàn)

隨著科技水平的提升，人們對(duì)汽車產(chǎn)品品質(zhì)提出更高的要求，無論在設(shè)計(jì)、研發(fā)等階段，都要加強(qiáng)對(duì)檢驗(yàn)手段的合理運(yùn)用，設(shè)計(jì)階段關(guān)注產(chǎn)品功能的同時(shí)，還要關(guān)注使用壽命，但是日常環(huán)境無法短時(shí)間觀察產(chǎn)品性能，需要較長(zhǎng)的觀察時(shí)間，這就需要運(yùn)用鹽霧腐蝕試驗(yàn)，特別是汽車產(chǎn)品大部分時(shí)間都暴露在空氣中，難免出現(xiàn)鹽霧腐蝕[4]。

5.1 單項(xiàng)試驗(yàn)

現(xiàn)階段，我國汽車工業(yè)主要采用單項(xiàng)試驗(yàn)，其中比較關(guān)鍵的試驗(yàn)項(xiàng)目包括冷凝試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)等。冷凝實(shí)驗(yàn)雖然操作簡(jiǎn)單，但是無法保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)際結(jié)果與試驗(yàn)順序關(guān)聯(lián)較大。在長(zhǎng)期潮濕和結(jié)露水分蒸發(fā)2 種情況下，會(huì)得到完全不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而鹽霧試驗(yàn)會(huì)根據(jù)汽車部件改變腐蝕類型，所以單項(xiàng)試驗(yàn)存在一個(gè)嚴(yán)重的問題，雖然可以大量重復(fù)同類試件，達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康模菬o法保證實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境與大氣環(huán)境的相關(guān)性。最開始德國某商協(xié)會(huì)就開始研究鹽霧試驗(yàn)，主要研究方向是試驗(yàn)環(huán)境與大氣環(huán)境的相關(guān)性，同時(shí)根據(jù)研究得到的結(jié)果制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在測(cè)試汽車油漆工藝時(shí)，要選擇可以模擬汽車行進(jìn)期間腐蝕狀態(tài)，重點(diǎn)觀察聯(lián)接處、邊緣處等位置。

已有研究表明，實(shí)驗(yàn)室鹽霧試驗(yàn)效果符合測(cè)試要求，并且加快試驗(yàn)?zāi)M的進(jìn)度，按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，可以大幅度縮短時(shí)間，例如在大氣環(huán)境測(cè)試汽車部件需要花費(fèi)4～6星期時(shí)間，但是鹽霧試驗(yàn)4～6個(gè)循環(huán)就可以完成測(cè)試。即使構(gòu)件擁有多層結(jié)構(gòu)，也可以很好地模擬出構(gòu)件的腐蝕過程，單次循環(huán)可以達(dá)到大氣環(huán)境測(cè)試3 周的效果。如果測(cè)試車身內(nèi)腔點(diǎn)火器，以此循環(huán)相當(dāng)于大氣環(huán)境下測(cè)試2 周的效果，雖然單項(xiàng)測(cè)試效果較為不錯(cuò)，但是仍然無法滿足汽車構(gòu)件全部的測(cè)試要求，因此出現(xiàn)了綜合試驗(yàn)、交變?cè)囼?yàn)等。

5.2 綜合試驗(yàn)

綜合試驗(yàn)是在單項(xiàng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，增加了很多不同的模擬環(huán)境，主要為鹽霧階段、干燥階段及濕熱階段，不同組合階段可以交替循環(huán)，這樣可以讓實(shí)驗(yàn)室環(huán)境更加貼近現(xiàn)實(shí)情況，同時(shí)還可以達(dá)到加快試驗(yàn)速度的目的。現(xiàn)階段，國際上已經(jīng)出現(xiàn)大量標(biāo)準(zhǔn)的汽車材料用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法，例如CCT 循環(huán)、GMW 14872、SAE J2334、PV 1210 等，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇。在確定循環(huán)試驗(yàn)方法以后，還要注意考慮到汽車部件的測(cè)試要求，確定科學(xué)的試驗(yàn)組合，才能達(dá)到預(yù)計(jì)的試驗(yàn)效果。

5.3 試驗(yàn)手段的難點(diǎn)及解決辦法

在鹽霧試驗(yàn)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些難點(diǎn)問題，主要包括以下2個(gè)方面。

5.3.1 交變?cè)囼?yàn)的溫度及氣候控制問題

為了更加貼近現(xiàn)實(shí)環(huán)境，鹽霧試驗(yàn)還可以加入氣候因素，這就要求設(shè)備控制系統(tǒng)擁有對(duì)應(yīng)的功能，國外產(chǎn)品基本上采用模塊式結(jié)構(gòu)，配備直接溫度控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的各方面性能較為優(yōu)越，在循環(huán)時(shí)可以利用輔助熱交換介質(zhì)緩沖，讓試驗(yàn)箱始終保持穩(wěn)定，溫度及濕度不會(huì)出現(xiàn)劇烈變化，這樣才能保證試驗(yàn)的穩(wěn)定性。除此之外，直接溫度控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)眾多，在接近濕度飽和的狀態(tài)中，也可以持續(xù)試驗(yàn)。

5.3.2 恒定噴霧

在鹽霧試驗(yàn)期間，還會(huì)使用一種恒定噴霧，可以幫助鹽霧試驗(yàn)再現(xiàn)環(huán)境狀態(tài)。但是現(xiàn)在已有的方法并不能直接解決恒定噴霧問題，例如空氣調(diào)節(jié)、鹽水供應(yīng)源等，主要是因?yàn)辂}水是噴嘴霧化供應(yīng)，在工作期間保持恒定的噴射量，關(guān)鍵使要考察真空度、液體水準(zhǔn)儀等。為此，要想真實(shí)模擬出大氣環(huán)境，保證鹽霧腐蝕結(jié)果的準(zhǔn)確性，就需要加強(qiáng)對(duì)高科技產(chǎn)品的研發(fā)，才能為鹽霧試驗(yàn)提供更多的產(chǎn)品技術(shù)支持[5]。

6 結(jié)語

鹽霧腐蝕試驗(yàn)可以測(cè)試汽車部件多方面性能，真實(shí)還原出大氣鹽霧腐蝕環(huán)境，被廣泛運(yùn)用到汽車測(cè)試工作。現(xiàn)階段，主要采用循環(huán)腐蝕鹽霧試驗(yàn)，可以交替轉(zhuǎn)換不同的腐蝕環(huán)境，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，在鹽霧腐蝕過程中，要結(jié)合汽車部件選擇試驗(yàn)方法，才能達(dá)到事半功倍的效果，同時(shí)要注意引進(jìn)先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)備，才能讓試驗(yàn)結(jié)果更加真實(shí)有效。