介紹了汽車循環(huán)腐蝕試驗的機理，比較了大眾PV1210、通用GMW14872和克萊斯勒SAE J2334等幾種國內(nèi)主要循環(huán)腐蝕試驗方法的腐蝕量。分析了三種循環(huán)腐蝕試驗標準的差異及其影響因素。準確把握試驗過程中的關鍵點，有助于試驗接近室外自然腐蝕狀態(tài)。
汽車零部件的腐蝕損傷已經(jīng)成為影響汽車壽命的重要原因之一。早在20世紀80年代，美國每年因汽車金屬腐蝕造成的損失就高達200億美元，因此汽車防腐性能的研發(fā)變得越來越重要。
腐蝕一般分為兩種，即化學腐蝕和電化學腐蝕?；瘜W腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學相互作用而引起的腐蝕，這種腐蝕不涉及水。電化學腐蝕是在電解液和水的共同作用下發(fā)生的，反應過程中產(chǎn)生電流形成電池。電化學腐蝕中，具有負電極電位的金屬為陽極，陽極失去電子，變成金屬離子，進入電解液，發(fā)生氧化反應。較高的電極電位是陰極，它接收電子并將其轉移到電解質(zhì)溶液中的介質(zhì)離子，導致還原反應，使電化學反應繼續(xù)進行。
循環(huán)腐蝕模擬大氣腐蝕，是金屬在表面一層薄電解質(zhì)膜下的腐蝕過程，主要是電化學腐蝕。根據(jù)被腐蝕金屬表面的潮濕程度，腐蝕可分為“干”、“濕”和“濕”三種類型。在循環(huán)腐蝕試驗過程中，上述三種腐蝕情況交替出現(xiàn)。
腐蝕初期，當金屬表面形成連續(xù)的電解質(zhì)膜時，電化學腐蝕過程開始，陰極發(fā)生氧去極化反應。銹層形成后，潮濕條件下的銹層可以起到強氧化劑的作用。
即銹層發(fā)生Fe3+→Fe2+的還原反應，銹層參與陰極反應過程。
當銹層干燥時，即外界氣體相對濕度降時，銹層局部細胞與底部母材成為開路，銹層中的Fe2+在大氣中氧氣的作用下重新氧化成Fe3+，即發(fā)生如下反應:
因此，在干濕交替的條件下，有銹層的金屬腐蝕加速。
2.不同的循環(huán)腐蝕試驗方法。
2.1大眾標準PV1210。
PV1210是德國大眾汽車車身及其附件的循環(huán)腐蝕試驗標準，適用于涂裝車身、車身鋼板、結構總成及零部件等。該標準分為四個試驗階段:噴涂、老化儲存、冷凝和室溫。
2.2通用標準GMW 14872。
GMW14872是美國通用汽車的循環(huán)腐蝕試驗標準，是目前應用廣泛的循環(huán)腐蝕試驗標準之一。適用于底盤零件、發(fā)動機零件、內(nèi)部零件、外部零件、第二表面零件等。該標準分為三個測試階段:室溫環(huán)境、濕度環(huán)境和干燥環(huán)境:
(1)室溫環(huán)境階段(8h):溫度(25±3)℃，相對濕度(45±10)%。
(2)濕度環(huán)境階段(8h):溫度(49±2)℃，相對濕度%。
(3)干燥環(huán)境階段(8h):溫度(60±2)℃，相對濕度≤30%。
鹽溶液組成:0.9%氯化鈉、0.1%氯化鈣、0.075%碳酸氫鈉。試驗選擇了通常的條件，即每循環(huán)噴灑4次鹽溶液。
2.3克萊斯勒汽車標準SAEJ2334。
克萊斯勒汽車循環(huán)腐蝕試驗標準SAE J2334由國際汽車工程師學會汽車腐蝕與防護委員會制定，適用于特殊涂層系統(tǒng)、基材、工藝或設計涂層的腐蝕試驗。
標準分為三個測試階段:濕度環(huán)境、鹽霧環(huán)境和干燥環(huán)境。
(1)濕度環(huán)境階段(6h):溫度50℃，相對濕度%。
(2)腐蝕的生長速率依次為SAEJ2334、GMW14872和PV1210。
(3)干燥環(huán)境階段(17.75小時):溫度60℃，相對濕度50%。
3、考試和加分。
3.1測試材料。
采用通用循環(huán)腐蝕試驗標準GMW14872中的“CXB-12-K”標準耦合板，尺寸為25mm×51mm×3mm。
將試片板安裝在支架上，然后將其放入鹽霧試驗箱中。
試驗前，用丙酮溶液清洗試板，稱重并記錄質(zhì)量，單位為克。試驗后，采用噴砂工藝(氣壓:36.3千克，149μm石英砂)去除試板表面的所有鐵銹。再次稱量腐蝕后的息票板，記錄質(zhì)量，并根據(jù)以下公式計算質(zhì)量損失g:
質(zhì)量損失=試驗前質(zhì)量-試驗后質(zhì)量。
3.2測試結果和討論。
影響汽車腐蝕的因素復雜多變。一般認為，實驗室腐蝕試驗的重要影響因素包括酸堿度、氯化物、相對濕度和溫度。
SAEJ2334溶液加入弱堿性的氯化銅和碳酸氫鈉。Cl-會加劇金屬的腐蝕性。首先，由于其直徑小，氧化膜容易滲透，表面液膜電導率增加，是點蝕的引發(fā)劑。其次，坑內(nèi)Cl-具有“自催化酸化”，使坑內(nèi)金屬溶解。Cl-和HCO3-存在于溶液中，在堿性條件下腐蝕速度很快。雖然SAEJ2334試驗中的噴涂時間只有15分鐘，但噴涂后，鹽溶液沉積在樣品表面，然后樣品處于高濕狀態(tài)幾乎24小時，腐蝕速率與金屬表面水膜的厚度有很大關系。因此，SAEJ2334的測試條件是三種測試方法中嚴格的。
一區(qū)(干燥大氣腐蝕區(qū))-在較干燥的空氣下，金屬表面沒有液膜的腐蝕稱為干燥大氣腐蝕。此時，金屬表面吸附的水膜厚度≤10 nm，沒有形成連續(xù)的電解質(zhì)膜。腐蝕速率很低，化學氧化作用大。
二區(qū)(潮汐大氣腐蝕區(qū))——當大氣中的相對濕度足夠高，金屬表面有肉眼看不見的薄液膜時，這種腐蝕稱為潮汐大氣腐蝕。此時水膜厚度約為10nm~1微米，形成連續(xù)的電解質(zhì)膜。電化學腐蝕開始，腐蝕速率迅速增加。
三區(qū)(濕大氣腐蝕區(qū))—當空氣濕度接近%，水直接落在金屬表面時，金屬表面會有一層肉眼可見的冷凝水膜，此時發(fā)生的腐蝕稱為濕大氣腐蝕。大氣腐蝕的特點是水膜較厚，約為1微米~ 1毫米，隨著水膜的增厚，氧擴散困難，腐蝕速率降。
四區(qū)——水膜厚度大于1 mm時，相當于金屬全浸入電解液中的腐蝕，腐蝕速率基本不變。
與GMW14872相比，PV1210在潮濕環(huán)境中的時間更長，但在此階段，GMW14872的環(huán)境溫度比PV1210高9℃。溫度的升高促進了金屬的腐蝕。GMW 14872溶液和SAEJ2334溶液一樣，是弱堿性的，加入氯化銅。在這些條件的綜合作用下，GMW14872試驗的腐蝕強于PV1210試驗。
在三種試驗方法中，腐蝕量呈非線性增加。腐蝕量在試驗后期增長緩慢。這是因為隨著銹層厚度的增加，銹層的電阻增大，氧氣難以滲透，削弱了銹層的陰極去極化作用，減緩了腐蝕速度。
