大(dà)氣腐蝕&促進腐蝕的環境(jìng)因素

腐(fǔ)蝕的定義

歐洲卷材塗料協會給(gěi)出(chū)腐蝕(shí)的定義：使物質(zhì)達到其自(zì)然(rán)的，最低能量(liáng)狀(zhuàng)態(tài)的(dí)力(lì)量。腐蝕(shí)是一個電化學過程(chéng)，它(tā)使(shǐ)提煉(liàn)的(dí)金屬(shǔ)恢(huī)復到其(qí)自(zì)然(rán)的(dí)氧(yǎng)化狀態。

大氣腐蝕(shí)

在ISO 9223標(biāo)準中對大氣(qì)腐蝕作出了定義：大氣(qì)腐(fǔ)蝕(shí)是(shì)在金(jīn)屬(shǔ)表(biǎo)麵形成一層水膜的過(guò)程(chéng)。水(shuǐ)膜可能(néng)很薄以(yǐ)至於肉(ròu)眼很難看清。

影響(xiǎng)腐(fǔ)蝕的環境(jìng)因素

水(shuǐ)（相對濕度(dù)，與水(shuǐ)物質(zhì)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)），氧（氧化(huà)反(fǎn)應(yīng)），離子

影響(xiǎng)腐蝕(shí)的關鍵離子(zǐ)種類及其來源(yuán)

海水中廣泛存(cún)在氯離(lí)子(zǐ)，鈉離(lí)子，硫酸(suān)鹽和(hé)鎂(měi)離(lí)子(zǐ)，下圖是(shì)海水(shuǐ)離(lí)子(zǐ)的組成。

假(jiǎ)設在(zài)1kg的海水中(zhōng)，96.5%（965g）是水，3.5%（35g）是鹽(yán)。在(zài)3.5%的(dí)鹽中(zhōng)，占比(bǐ)最(zuì)大的是(shì)氯化(huà)物(wù)占(zhān)55%，其次(cì)是(shì)鈉(nà)占30.6%，然(rán)後是硫酸鹽占比7.7%，還含有(yǒu)鈣(gài)，鉀(jiǎ)等(děng)一些(xiē)離(lí)子。

汽車車(chē)身鋁合(hé)金板(bǎn)材復(fù)合塗層加(jiā)速腐蝕(shí)試驗方法(fǎ)研(yán)究背景和目標

● 汽(qì)車輕量化(huà)的快速發(fā)展(zhǎn)

● 鋁合金(jīn)塗(tú)層(céng)耐腐(fǔ)蝕性(xìng)能(néng)檢(jiǎn)測方法行業內(nèi)沒(méi)有明(míng)確(què)要求，為汽(qì)車腐蝕(shí)風險帶來巨大隱(yǐn)患(huàn)

● 開展(zhǎn)實驗(yàn)室循環(huán)腐蝕與(yǔ)戶外腐(fǔ)蝕對比(bǐ)試(shì)驗(yàn)，實(shí)現：

-適用於鋁合(hé)金(jīn)塗層耐(nài)腐(fǔ)蝕性(xìng)能的(dí)驗證(zhèng)

-適用於開發應用(yòng)於(yú)鋁(lǚ)合金(jīn)基(jī)材的(dí)塗料及前處理(lǐ)材(cái)料性(xìng)能(néng)驗證

-適(shì)用(yòng)於鋁合金塗層防腐性(xìng)能(néng)的(dí)質量控製

汽(qì)車(chē)車身(shēn)鋁(lǚ)合金板材復合塗層(céng)加(jiā)速腐(fǔ)蝕試(shì)驗樣板

樣板(bǎn)：53種，1200多片

樣板的(dí)差異(yì)包括(kuò)：

●底材(cái)：內板5000係列(liè)，外板6000係(xì)列(liè)，型(xíng)材(cái)

●前(qián)處(chǔ)理：矽(guī)烷(wán)，磷化，鋯化

●電泳(yǒng)：3種

●麵(miàn)漆(qī)：2種

如(rú)下(xià)圖是汽車塗(tú)層(céng)體(tǐ)係，可以看(kàn)到包括(kuò)了前處理，電(diàn)泳(yǒng)，中塗，色(sè)漆，清(qīng)漆(qī)等塗層。

汽車車身(shēn)鋁(lǚ)合(hé)金板材復合塗層加速(sù)腐蝕(shí)試(shì)驗(yàn)設計

在(zài)53種試驗樣板(bǎn)中(zhōng)，選取(qǔ)其(qí)中一種(zhǒng)進(jìn)行試驗，如(rú)N0.46，樣板寬(kuān)為(wéi)100mm，長為(wéi)200mm。底材(cái)是(shì)鋁板(bǎn)，進行磷(lín)化前(qián)處(chǔ)理(lǐ)，電泳(yǒng)塗(tú)層厚度(dù)是18um，麵漆(qī)是白色(sè)的，其(qí)中中塗(tú)塗(tú)層厚度為(wéi)30um，色漆塗(tú)層(céng)厚度(dù)為15um，清漆塗層(céng)厚(hòu)度為(wéi)35um。在試(shì)驗(yàn)前對(duì)樣板進行劃痕(hén)（劃痕應(yīng)透過塗層達到金屬(shǔ)底材）。

汽(qì)車車(chē)身(shēn)鋁合金板材(cái)復合塗層加(jiā)速(sù)腐蝕試驗(yàn)設(shè)計----腐蝕(shí)試驗(yàn)

腐蝕(shí)試(shì)驗(yàn)方(fāng)法介紹

其(qí)中CASS，AASS，Filiform，CATCH方法是實驗(yàn)室腐蝕試(shì)驗方(fāng)法。壓力(lì)鍋(guō)測試是(shì)在腐蝕測試之前進行(háng)的，測試(shì)塗層(céng)的(dí)附著(zhuó)力(lì)，如果塗(tú)層(céng)附(fù)著(zhuó)力(lì)不好，腐蝕很快就達到(dào)了(liǎo)底(dǐ)材(cái)，此(cǐ)時沒必(bì)要進(jìn)行下(xià)一(yī)步(bù)的腐(fǔ)蝕試驗。

鹽水加(jiā)速(sù)和道路強化腐(fǔ)蝕試(shì)驗是(shì)2種(zhǒng)戶外腐蝕試(shì)驗方法。

CATCH腐蝕試(shì)驗(yàn)方(fāng)法(fǎ)

CATCH腐蝕(shí)試驗(yàn)方(fāng)法是(shì)Q-LAB開發(fā)的，是一(yī)種相對濕度(dù)控(kòng)製的實驗(yàn)室加速腐蝕(shí)測(cè)試方法，采用的是鹽霧噴淋(lín)方(fāng)法，具(jù)體試驗方(fāng)法(fǎ)如(rú)下(xià)：

注(zhù)：鹽(yán)溶液(yè)為1 %氯(lǜ)化(huà)鈉溶(róng)液(yè)，用(yòng)0.5 mol/L的(dí)硫酸調整(zhěng)溶液的pH值為(wéi)4.0，在第1步(bù)到(dào)第3步中(zhōng)的16分鐘(zhōng)噴(pēn)淋時(shí)間(jiān)內，平均(jūn)鹽(yán)霧(wù)沉(chén)降率在(zài)80 cm²的水平(píng)麵(miàn)積為39 mL~79 mL。

使(shǐ)用Q-FOG循環(huán)腐(fǔ)蝕鹽(yán)霧(wù)箱CRH進行CATCH腐(fǔ)蝕試(shì)驗

Q-FOG CRH型鹽霧箱(xiāng)適用於腐蝕研究(jiū)和帶(dài)有相對濕度控(kòng)製(zhì)的汽(qì)車(chē)循環腐蝕試(shì)驗，符合絕大(dà)多數(shù)汽車腐(fǔ)蝕測試(shì)標準。

Q-FOG循(xún)環腐蝕鹽(yán)霧箱CRH具有(yǒu)噴淋(lín)功能，大(dà)容(róng)量(liáng)噴淋比(bǐ)傳統噴霧能更快使試(shì)樣濕潤(rùn)，可控(kòng)製噴淋(lín)量以調(tiáo)節(jié)腐(fǔ)蝕(shí)速(sù)率。

噴嘴(zuǐ)沿(yán)扇(shàn)形弧綫(xiàn)安(ān)裝，以提供均(jūn)匀(yún)的噴(pēn)淋覆(fù)蓋。

結果

在(zài)對樣板(bǎn)進(jìn)行CATCH腐(fǔ)蝕試(shì)驗2980h小(xiǎo)時(shí)後，試驗(yàn)樣板在劃痕處出(chū)現了(liǎo)塗(tú)層(céng)樣板在(zài)劃痕處出現(xiàn)了絲(sī)狀(zhuàng)腐蝕，形成了一些(xiē)網(wǎng)狀腐(fǔ)蝕(shí)情(qíng)況(kuàng)。

戶外腐蝕(shí)試驗---鹽(yán)水加速(sù)戶外腐蝕(shí)試(shì)驗

鹽(yán)水(shuǐ)戶(hù)外(wài)加(jiā)速腐蝕試驗每(měi)周(zhōu)用鹽溶液(yè)(5%氯(lǜ)化(huà)鈉）噴(pēn)霧2次，符合ASTM D6675,ISO 11474。

戶(hù)外腐蝕(shí)試(shì)驗---道(dào)路強(qiáng)化腐蝕(shí)試驗(yàn)

把(bǎ)樣板(bǎn)貼(tiē)在(zài)車(chē)身上進(jìn)行(háng)120天(tiān)的道(dào)路(lù)強化(huà)腐(fǔ)蝕試驗。如圖(tú)司塗層樣(yàng)板(bǎn)道(dào)路(lù)強化(huà)腐(fǔ)蝕試驗結果，如(rú)圖(tú)可(kě)以(yǐ)看到(dào)劃痕(hén)處發生(shēng)腐蝕。

汽車車(chē)身鋁合金板材(cái)復合(hé)塗(tú)層(céng)加速腐(fǔ)蝕(shí)試驗第一(yī)輪(lún)樣(yàng)板(bǎn)測(cè)試(shì)結果(guǒ)

鋁(lǚ)合金板(bǎn)材復合塗層典(diǎn)型腐(fǔ)蝕形貌

汽車(chē)車(chē)身鋁(lǚ)合金板材復(fù)合(hé)塗層加(jiā)速(sù)腐蝕試驗測試過程(chéng)

● 部(bù)分樣(yàng)板(bǎn)在(zài)海南進行了(liǎo)道(dào)路強化(huà)腐蝕試(shì)驗(yàn)

– 120個周期

– 與(yǔ)實(shí)驗室(shì)加速(sù)腐(fǔ)蝕試(shì)驗(yàn)方法進行(háng)比較(jiào)

●部(bù)分(fēn)樣(yàng)板(bǎn)在海南(nán)進行(háng)了(liǎo)鹽(yán)水加速(sù)戶(hù)外(wài)腐蝕(shí)試驗，及壓力(lì)鍋測試(shì)

– 鹽(yán)水(shuǐ)加速試驗(yàn)12個(gè)月(yuè)

– 壓(yā)力鍋測試(shì)1 h

– 與實(shí)驗(yàn)室(shì)加(jiā)速(sù)腐蝕(shí)試驗方法(fǎ)進(jìn)行(háng)比較

汽(qì)車車身(shēn)鋁合金板(bǎn)材(cái)復合塗層加速腐蝕(shí)試驗樣板(bǎn)測試結果(guǒ)

從(cóng)上表中(zhōng)可以看(kàn)出(chū)，壓力鍋(guō)測(cè)試和鹽水加速(sù)腐蝕(shí)的(dí)相關(guān)性(xìng)很好。

汽(qì)車車身(shēn)鋁(lǚ)合(hé)金板材(cái)復合(hé)塗層(céng)加(jiā)速腐(fǔ)蝕(shí)試(shì)驗相關性(xìng)比較(jiào)

相關性介紹(shào)

● 戶外測(cè)試(shì)和(hé)實(shí)驗室加速測試(shì)，把(bǎ)樣品從好到差(chà)進行(háng)排(pái)序

●使用Spearman相關(guān)係(xì)數計(jì)算(suàn)實驗室和戶外曝曬(shài)之間的(dí)相關性(xìng)r_s=1-6∑d_i² /[n(n²-1)]

●相(xiāng)關係(xì)數最大(dà)為1，相(xiāng)關(guān)係數為(wéi)0表示兩者(zhě)不相關

過程(chéng)

第一(yī)步：對(duì)於(yú)鹽水(shuǐ)加速腐蝕試驗的(dí)樣板按照腐蝕程度進(jìn)行排(pái)序(xù)

第(dì)二(èr)步(bù)：對於CATCH腐(fǔ)蝕試驗的樣(yàng)板(bǎn)按(àn)照腐蝕程度(dù)進行(háng)排序

第三步：計(jì)算鹽(yán)水加速試(shì)驗排(pái)序和(hé)CATCH排序的差(chà)d_i，d_i²

第(dì)四步：根據(jù)相關性(xìng)係數(shù)公(gōng)式進行(háng)計(jì)算，得(dé)出兩(liǎng)種方(fāng)法的相(xiāng)關(guān)係(xì)數0.98，說明(míng)這2種(zhǒng)方(fāng)法有非常(cháng)高的(dí)相(xiāng)關性

相關性分析(xī)

通過(guò)計算得出道(dào)路強化(huà)腐蝕和鹽水(shuǐ)加速腐蝕(shí)與其他實(shí)驗室加(jiā)速腐蝕(shí)試驗(yàn)方法的相(xiāng)關(guān)係數，可以看出道(dào)路(lù)強化腐蝕(shí)試(shì)驗和CATCH腐(fǔ)蝕(shí)試驗(yàn)有很好的(dí)相(xiāng)關(guān)性，鹽(yán)水加(jiā)速腐蝕試驗(yàn)和(hé)CATCH腐(fǔ)蝕(shí)試(shì)驗(yàn)有很好(hǎo)的(dí)相關性(xìng)。

不(bù)同腐蝕(shí)試(shì)驗腐(fǔ)蝕形貌對(duì)比(bǐ)

鹽(yán)水(shuǐ)加速戶外(wài)腐蝕 VS CASS腐蝕試驗形(xíng)貌對(duì)比(bǐ)

對比(bǐ)樣板41,46,44的腐蝕(shí)形貌，可以看(kàn)出(chū)，進行(háng)了(liǎo)240個(gè)小(xiǎo)時的CASS腐蝕試驗後，樣(yàng)板(bǎn)腐蝕形貌都(dū)是泡狀(zhuàng)腐蝕。進行(háng)戶外12個(gè)月(yuè)鹽(yán)水加(jiā)速腐(fǔ)蝕(shí)試驗(yàn)後，樣(yàng)板41和(hé)46形成(chéng)了(liǎo)B型(xíng)的多(duō)根絲狀(zhuàng)腐蝕(shí)形貌，樣(yàng)板(bǎn)44則形成了(liǎo)泡狀(zhuàng)腐蝕。

鹽水加(jiā)速戶外(wài)腐(fǔ)蝕VS AASS腐(fǔ)蝕試(shì)驗形(xíng)貌(mào)對比(bǐ)

進行(háng)1980小時(shí)的AASS腐(fǔ)蝕試驗，樣板(bǎn)都(dū)出(chū)現了(liǎo)泡狀腐(fǔ)蝕，進行12個(gè)月鹽水加速腐蝕試驗(yàn)後(hòu)，樣板41和46形成(chéng)了B型多根絲(sī)狀腐(fǔ)蝕形(xíng)貌(mào)，樣板44則形成(chéng)了(liǎo)泡狀腐(fǔ)蝕。

鹽(yán)水(shuǐ)加速(sù)戶外腐(fǔ)蝕形貌和Filiform腐(fǔ)蝕試驗(yàn)形(xíng)貌(mào)對比

鹽(yán)水(shuǐ)加速戶(hù)外腐(fǔ)蝕試驗(yàn)和Filiform腐(fǔ)蝕(shí)試驗(yàn)形貌相(xiāng)似(sì)

鹽(yán)水加速戶外腐(fǔ)蝕形貌(mào)和CATCH腐蝕(shí)試驗形貌對(duì)比

CATCH腐蝕試(shì)驗和鹽水加速(sù)戶外(wài)腐(fǔ)蝕的形貌相(xiāng)似。

結論

●從CATCH和(hé)鹽水加速戶外腐蝕試驗，道(dào)路(lù)強(qiáng)化(huà)腐蝕試驗(yàn)來(lái)看(kàn)，鋁塗(tú)層(céng)的腐(fǔ)蝕(shí)總(zǒng)體(tǐ)比鋼(gāng)的腐(fǔ)蝕好(hǎo)很多(duō)。

●塗裝(zhuāng)鋁板的(dí)腐(fǔ)蝕(shí)特性(xìng)和電(diàn)泳，表(biǎo)麵(miàn)處(chǔ)理，板材種(zhǒng)類關(guān)係密(mì)切(qiē)，和麵漆種類關(guān)係(xì)不大(dà)。

●車身塗(tú)層鋁板(bǎn)，腐蝕試(shì)驗停(tíng)止後，需要(yào)盡快評估(gū)。

●鋁的(dí)腐蝕(shí)和鋼的腐蝕(shí)形(xíng)貌，相(xiāng)差(chà)比(bǐ)較(jiào)大(dà)。評估方式，采用(yòng)腐蝕麵積法。

●壓力鍋(guō)附著(zhuó)力(lì)試(shì)驗(yàn)，建議(yì)使(shǐ)用，可以縮(suō)短研發(fā)周期(qī)

分析結(jié)果

●不(bù)同(tóng)腐(fǔ)蝕方(fāng)法(fǎ)的典(diǎn)型腐蝕形貌有(yǒu)差(chà)異

●CATCH 方(fāng)法和(hé)試(shì)驗設計相符

●CATCH 方法和(hé)鹽水(shuǐ)加速腐(fǔ)蝕形貌相當，相(xiāng)關性(xìng)較好

●CATCH 方法和道路(lù)強(qiáng)化(huà)腐蝕試驗(yàn)相(xiāng)關性也很好(hǎo)

第二輪(lún)比對試(shì)驗

●CATCH方法與鹽水加(jiā)速戶外腐蝕試驗，道路強化(huà)腐蝕(shí)試驗的相關性都很好，不過CATCH方法腐蝕加速不(bù)夠，腐(fǔ)蝕較(jiào)慢：

– CATCH 2980h (~ 4個月)

– 鹽(yán)水加(jiā)速12個月

– 道路(lù)強化(huà)腐(fǔ)蝕240天(tiān) (8個月) – 注(zhù)：推(tuī)測(cè)數據(jù)

●第二(èr)輪比(bǐ)對試驗(yàn)通(tōng)過降低(dī)CATCH方法鹽(yán)溶(róng)液(yè)的(dí)pH值， 看是否會提高(gāo)腐蝕速(sù)率

過程

第(dì)一(yī)輪CATCH腐(fǔ)蝕試(shì)驗(yàn)中(zhōng)，ph值為4.0，在(zài)第(dì)二輪CATCH腐蝕試驗(yàn)中(zhōng)，降(jiàng)低ph為3.0，計算腐蝕(shí)麵(miàn)積(jī)。

結果(guǒ)

●CATCH測(cè)試方(fāng)法，pH值(zhí)3.0測試(shì)600h與pH值(zhí)4.0測(cè)試(shì)1728h比(bǐ)較：

– 腐(fǔ)蝕麵積(jī)相(xiāng)當

– 相(xiāng)關(guān)係數為(wéi)0.87 (表明相關(guān)性(xìng)很好)

●降低(dī)鹽(yán)溶液(yè)的pH值(zhí)，可(kě)提高(gāo)CATCH測試方法的(dí)腐(fǔ)蝕速率(shuài)

總(zǒng)結(jié)論(lùn)

●CATCH測(cè)試方法(fǎ)與(yǔ)鹽水加(jiā)速(sù)戶(hù)外腐蝕試驗的樣(yàng)板的腐蝕麵(miàn)貌(mào)類(lèi)似，兩者的相關性也(yě)很好

●CATCH測試方法(fǎ)與道(dào)路強化(huà)腐蝕(shí)試驗(yàn)的相關(guān)性(xìng)也很好(hǎo)

●降(jiàng)低鹽溶液(yè)的pH值(zhí)，可(kě)提高CATCH測試方法(fǎ)的(dí)腐(fǔ)蝕速(sù)率

●推薦CATCH測試(shì)方(fāng)法 (pH = 3.0)寫(xiě)入最終(zhōng)的SAE標(biāo)準文本中(zhōng)

此(cǐ)次對汽車車(chē)身鋁合金(jīn)板材(cái)復(fù)合(hé)塗層加速腐(fǔ)蝕(shí)試(shì)驗(yàn)方法的(dí)研究，CATCH腐蝕試驗方(fāng)法可(kě)以很好的(dí)模擬(nǐ)戶(hù)外腐蝕(shí)情況，Q-FOG CRH鹽(yán)霧腐蝕(shí)試驗(yàn)箱可(kě)以很好的支(zhī)持(chí)CATCH腐(fǔ)蝕(shí)測(cè)試，對汽車鋁(lǚ)合金板材復合塗層(céng)加速(sù)腐蝕研究發揮(huī)重要(yào)作用。翁(wēng)開(kāi)爾是(shì)美(měi)國Q-LAB中(zhōng)國指(zhǐ)定(dìng)代理商(shāng)，40年(nián)專(zhuān)業(yè)道理(lǐ)美國Q-LAB係列(liè)產品如紫外(wài)老(lǎo)化箱QUV，氙燈老化箱Q-SUN，循環腐(fǔ)蝕(shí)鹽(yán)霧箱(xiāng)Q-FOG等(děng)，歡迎致(zhì)電【400-6808-138】咨詢。