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通用汽車防腐蝕標準體系解讀及思考

2021-11-19 15:12:28 作者：宋海林，邢娜，等來源：腐蝕與防護分享至：

腐蝕破壞嚴重影響汽車外觀，甚至導致功能失效，是影響汽車壽命的重要原因。循環腐蝕試驗能通過溫度、濕度、鹽霧環境的交替變化，有效檢驗零部件的真實腐蝕狀態。

目前各大汽車廠普遍采用循環腐蝕試驗方法對汽車零部件腐蝕進行實驗室模擬，常見的試驗標準有：大眾公司制定的PV 1210-2016標準 Body and Add-On Parts/ Hang-On Parts Corrosion Test，通用公司制定的GMW 14872-2018標準Cyclic Corrosion Laboratory Test，奔馳公司制定的DBL 7381-2019標準Coating for Major Passenger Car Components/ Body Panels and Other Functional Parts with High Corrosive Stress，雷諾公司制定的D17 2028-2002標準Corrosion Test by Automatic Phase Change Salt Spray Humidity and Drying （ECC1）等。

國內自主汽車品牌起步晚，在循環腐蝕標準開發上投入有限，主要沿用國外標準。

根據PV 1210-2016標準，一個試驗循環分為噴灑鹽霧4小時，標準氣候存放4小時、冷凝16小時三個階段，每5個循環后，外加48小時恒溫恒濕存放；試驗依防腐蝕要求可選擇進行15?30?60?90個循環。

DBL 7381-2019標準詳細說明了戴姆勒-奔馳安裝車輛外部、底盤以及發動機艙涂層金屬件的涂層質量要求，試驗主要引用ISO 11997-1-2017標準Paints and Varnishes-Determination of Resistance to Cyclic Corrosion Conditions-Part 1: Wet （Salt Fog） /Dry/Humid中Cycle B方式進行：每個循環時間為7天，其中包含24小時噴灑鹽霧，8小時冷凝和16小時恒溫恒濕存放（反復進行4次），和48小時恒溫恒濕存放。試驗主要對噴灑鹽霧時溶液pH和沉降量進行管控。

D17 2028-2002標準規定：腐蝕試驗首先進行0.5小時鹽霧（pH為4）噴灑；吹除鹽霧后，轉入強制干燥階段，在4小時的溫濕度交變中循環5次，單次試驗周期為24小時。

在GMW 14872-2018標準中，試驗分鹽霧噴灑、冷凝、高溫干燥三個階段，單次試驗周期為24小時，但在使用的溶液中添加了CaCl2和NaHCO3。

歐美汽車零部件循環腐蝕試驗標準采用的循環過程通常包含鹽霧、高溫干燥、冷凝以及室溫存放等階段，且均通過不同的循環周期來模擬不同的腐蝕程度，但是各標準使用的溶液條件不盡相同，監控試驗要素也各有側重。

要深入了解國外汽車企業成熟的防腐蝕項目建設情況，首先要了解其標準框架，然后掌握其標準的起草思路，這對建立中國汽車防腐蝕體系具有重要的參考意義。

通用汽車是歷史最為悠久的車企之一，針對汽車腐蝕做了大量的研究，其標準自面世以來，被汽車防腐蝕行業廣泛借鑒，實踐證明該標準體系在加速模擬汽車零部件自然腐蝕方面效果顯著，受到業內肯定。因此下面對通用汽車防腐蝕標準體系框架進行介紹，對重點標準進行專業解讀，并配以實例做進一步闡釋。

通用汽車防腐蝕體系構建

1 測試標準介紹

GMW 14872-2018標準是通用汽車公司制定的關于汽車零部件和子系統腐蝕的實驗室測試標準，其規定了鹽霧噴灑、溫度變化、濕度變化和室溫環境交替的測試流程，可以有效評估多種腐蝕類型。根據零部件及子系統安裝位置，該標準分別設置了不同的曝露條件，用于對汽車零部件和子系統的外觀及功能進行階段評價。

如Exposure 0適用于所有位置（0年/最初交付）；Exposure A適用于底盤件（UB）；Exposure B適用于發動機艙內（UH）；Exposure C適用于外飾件/次要面/內飾件；Exposure D/E適用于所有零部件的功能。

在GMW 14872-2018標準中，介紹了循環腐蝕試驗各部分及具體的試驗方法，同時還提供了污染物噴灑的試驗方法和使用建議。對于循環腐蝕試驗，該標準雖未指定品牌試驗箱，但是對試驗箱的能力提出了明確的要求。試驗箱需滿足標準中提到的室溫階段、高濕階段、干燥階段、鹽霧噴灑階段的能力要求。

根據GMW 14872-2018標準，目前國內主要汽車廠家進行循環腐蝕試驗時，均采用下圖所示流程。

圖1 GMW 14872-2018標準循環鹽霧腐蝕試驗流程圖

從室溫階段到高濕階段以及從高濕階段到干燥階段的切換時間被認為是腐蝕試驗的加速階段，配合噴霧持續時間可以對腐蝕試樣的腐蝕量進行調控。在室溫階段，應按照GMW 14872-2018標準要求進行規定次數的鹽霧噴灑，并保證每次噴霧時，鹽霧能完全濕透試樣表面且能夠將前一次噴霧殘留的鹽漬沖洗干凈；高濕階段由1小時的轉換時間和7小時的控溫控濕階段組成；干燥階段由3小時的轉換時間和5小時的保溫階段組成，保證設備能提供足夠的循環空氣避免出現溫度分層，并確保樣件完全干透。

通過溫度、濕度、污染物的切換模擬車輛在自然環境中的使用條件，周期性的循環腐蝕試驗可以加速腐蝕反應進程，同時高濕階段對總成及零部件內腔的腐蝕具有明顯的促進作用。

根據車輛的區域劃分和零部件安裝位置，可以在GMW 14872-2018標準中選擇相應的試驗方法，并分別按照功能和外觀要求進行不同時間的曝露腐蝕試驗，測不同曝露時間對應的腐蝕量。

在循環腐蝕試驗中，腐蝕片作為標準片與零部件一起進行試驗，通過腐蝕片的質量損失監測腐蝕試驗的準確性，保證腐蝕試驗的可重現性。按照下圖所示方式將腐蝕片固定再置于試驗箱內，在規定的曝露時間取出一定數量腐蝕片，確定腐蝕片的質量損失或者厚度減薄量。如果質量損失或厚度減薄量超過規定的目標區間，試驗可以繼續進行，但是必須調查原因并進行糾正。在整個試驗過程中受電化學反應機理控制的腐蝕速率會不斷變化，假設在試驗周期內它與腐蝕量呈線性關系。

圖2 標準腐蝕片裝置說明

GMW 14872-2018標準強調對試驗過程的監控，需要隨時根據腐蝕量情況調整試驗參數，通過質量損失或者厚度減薄這一腐蝕反映的直觀現象對復雜因素影響的腐蝕試驗進行簡單跟蹤。該標準并未明確給出如何調整腐蝕量的方法，只提到階段轉換期是腐蝕速率較大的時期，可以通過調節轉換時間進行腐蝕試驗的加速或者減速，同時也可以通過控制鹽霧噴灑時間進行腐蝕量調整。

2 評價標準介紹

腐蝕評價總體標準

GMW 15272-2015標準Corrosion Performance Specification是通用汽車零部件及子系統防腐體系的評價總標準。該標準首先根據市場或者顧客的期望、具體腐蝕環境特性等按不同地區對腐蝕進行了等級分類。

其中，Class 1（歐洲和俄羅斯地區）和Class 2（北美，中美，韓國，亞洲和中國地區）對應GMW 14872-2018標準中外觀腐蝕階段與功能腐蝕階段的質量損失要求Table A1中的Method 1/2；Class 3（非洲，澳大利亞，中東與南美洲地區）對應GMW 14872-2018標準中外觀腐蝕階段與功能腐蝕階段的質量損失要求Table A2中的Method 3。具體標準評價內容包括外觀評價、穿孔評價和功能評價，以下將逐一進行介紹。

根據GMW 15272-2015標準，在相應的曝露試驗周期內（對應GMW 14872-2018標準功能測試試驗周期曝露D或者E），車輛在使用過程中不會因腐蝕發生穿孔現象的時間為10年（對于歐洲以外地區）和12年（對于歐洲地區）。雖然，穿孔評價不能確保車輛在10年或者12年的使用過程中不出現類似問題，但是起碼要保證在任何金屬板面上沒有金屬損失（對腐蝕區域噴砂后無疏松或剝落），一旦出現金屬損失，需要查找原因。

在GMW 15272-2015標準的附錄C中，詳細闡釋了腐蝕導致金屬損失的處理方法。首先，應對腐蝕處進行拍照并標記位置，然后測量出周圍未腐蝕的原始板厚。如果樣件較大，則需將其切割后再進行噴砂處理，去除腐蝕產物，觀察是否有點蝕出現并再次測量板厚，從而獲得樣件腐蝕的最大深度。

在GMW 15272-2015標準的附錄A中，對外觀腐蝕做了具體的要求。首先，根據通用體系對車身區域進行劃分，將每一部位均分為高/中可見和低可見兩類；然后，對其外觀提出相當于車輛實際使用時間（0,1,2,5年）時的外觀腐蝕等級要求，如下表（僅列出部分示例）所示。

在使用通用體系標準檢測零部件耐腐蝕性時，需要將GMW 15272-2015標準中外觀腐蝕要求表格與GMW 14872-2018標準中外觀腐蝕階段與功能腐蝕階段的質量損失要求表格串聯使用，具體使用方法如下：車輛實際使用0年是指從車輛零部件供應商制程結束至將零部件交付至最終客戶階段，對應GMW 14872-2018標準中2個周期，此時應按要求對樣件進行外觀檢查并評級，并須滿足下表中車輛實際使用時間為0年時對應的等級要求；在GMW 14872-2018標準中曝露代號為A或B或C時的試驗周期數對應于GMW 15272-2015標準中車輛實際使用時間為5,2,1年。

腐蝕評價專項標準

通用汽車防腐蝕標準體系下的專項防腐蝕評價標準主要由GMW 15356-2009標準Sheet Metal Rating Scale，GMW 15357-2019標準Component Rating Scale，GMW 15358-2014標準Fastener Rating Scale和GMW 15359-2009標準White Corrosion Rating Scale Guideline等幾個標準組成。

其中，GMW 15356-2009標準介紹了金屬板材、折邊法蘭、門鉸鏈的腐蝕評級，并配有照片，將主觀評價轉變為客觀評級；GMW 15357-2019標準介紹了底盤、發動機艙、次要面零部件的紅銹評級，并分別取代表性零部件照片作為示例；GMW 15358-2014標準介紹了緊固件的腐蝕等級評定，并配有螺帽腐蝕等級照片；GMW 15359-2009標準介紹了產品出白銹的腐蝕等級評定，并配有腐蝕等級照片。

在評價樣件外觀的腐蝕等級過程中，由于主觀評價受個人影響較大，可通過與GMW 15356-2009，GMW 14357-2019，GMW 14358-2014和GMW 14359-2009標準中給出的腐蝕等級示例照片進行對比，從而給出相對客觀的評級。可見，通用的評價標準體系以大量的試驗數據為支撐，而目前國內的腐蝕判定標準大都依然停留在主觀評定層面，缺乏有力的試驗數據，特別是零部件的試驗數據。

通用汽車防腐蝕體系應用示例

應用通用汽車防腐蝕標準體系檢測零部件的防腐蝕性能，基本可以分成以下幾個步驟：

1. 找到相關零部件的專門標準；

2. 查看專門標準中加速腐蝕部分引用到的試驗標準；

3. 確認專門標準中引到的評價標準。

以下以通用汽車某型號車前大燈為例進行說明。GMW 14906-2018標準Lamp Development and Validation Test Procedures是通用關于車燈的零部件標準。該標準中循環腐蝕試驗的測試方法引用了GMW 14872-2018。車燈類型為前大燈，標準中給出其腐蝕試驗代碼為UH, All, 4sp, Method 1/2, Exposure B+D（Exposure E不是必須的）。

在GMW 14872-2018標準中外觀腐蝕階段與功能腐蝕階段的質量損失Table A1中找到其對應的腐蝕試驗曝露周期為9個循環和47個循環。其中，在曝露B（第9循環）時，進行外觀評價，在曝露D（第47循環）時，進行功能評價。

GMW 14906-2018標準中對樣件的外觀腐蝕等級要求，需滿足GMW 15272-2015標準中的規定，并要求樣件無裂紋且無水汽進入燈罩內；車燈的功能評價包括點亮、異響、氣密性等性能，具體試驗參考GMW 14906-2018標準進行。

結語

通用汽車防腐標準體系具有框架性、科學性、可操作性等特點。通用汽車的防腐標準體系為國內汽車防腐蝕行業開發新標準提供了可借鑒的新思路，與奔馳DBL 7381-2019標準格外重視樣件鹽霧試驗后腐蝕評價環節不同，通用體系注重試驗過程的監控，并且標準的編寫立足于充分的試驗數據，特別注意實際工況中材料耐蝕性表現與實驗室模擬的理論相關性。這為國內汽車行業防腐蝕領域提供了有益的思想和技術指導。

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