汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验方法研究

大气腐蚀&促进腐蚀的环境因素

腐蚀的定义

欧洲卷材涂料协会给出腐蚀的定义：使物质达到其自然的，zui低能量状态的力量。腐蚀是一个电化学过程，它使提炼的金属恢复到其自然的氧化状态。

大气腐蚀

在ISO 9223标准中对大气腐蚀作出了定义：大气腐蚀是在金属表面形成一层水膜的过程。水膜可能很薄以至于肉眼很难看清。

影响腐蚀的环境因素

水（相对湿度，与水物质的影响），氧（氧化反应），离子

影响腐蚀的关键离子种类及其来源

海水中广泛存在氯离子，钠离子，硫酸盐和镁离子，下图是海水离子的组成。

假设在1kg的海水中，96.5%（965g）是水，3.5%（35g）是盐。在3.5%的盐中，占比最大的是氯化物占55%，其次是钠占30.6%，然后是硫酸盐占比7.7%，还含有钙，钾等一些离子。

汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验方法研究背景和目标

● 汽车轻量化的快速发展

● 铝合金涂层耐腐蚀性能检测方法行业内没有明确要求，为汽车腐蚀风险带来巨大隐患

● 开展实验室循环腐蚀与户外腐蚀对比试验，实现：

-适用于铝合金涂层耐腐蚀性能的验证

-适用于开发应用于铝合金基材的涂料及前处理材料性能验证

-适用于铝合金涂层防腐性能的质量控制

汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验样板

样板：53种，1200多片

样板的差异包括：

●底材：内板5000系列，外板6000系列，型材

●前处理：硅烷，磷化，锆化

●电泳：3种

●面漆：2种

如下图是汽车涂层体系，可以看到包括了前处理，电泳，中涂，色漆，清漆等涂层。

汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验设计

在53种试验样板中，选取其中一种进行试验，如N0.46，样板宽为100mm，长为200mm。底材是铝板，进行磷化前处理，电泳涂层厚度是18um，面漆是白色的，其中中涂涂层厚度为30um，色漆涂层厚度为15um，清漆涂层厚度为35um。在试验前对样板进行划痕（划痕应透过涂层达到金属底材）。

汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验设计----腐蚀试验

腐蚀试验方法介绍

其中CASS，AASS，Filiform，CATCH方法是实验室腐蚀试验方法。压力锅测试是在腐蚀测试之前进行的，测试涂层的附着力，如果涂层附着力不好，腐蚀很快就达到了底材，此时没必要进行下一步的腐蚀试验。

盐水加速和道路强化腐蚀试验是2种户外腐蚀试验方法。

CATCH腐蚀试验方法

CATCH腐蚀试验方法是Q-LAB开发的，是一种相对湿度控制的实验室加速腐蚀测试方法，采用的是盐雾喷淋方法，具体试验方法如下：

注：盐溶液为1 %氯化钠溶液，用0.5 mol/L的硫酸调整溶液的pH值为4.0，在第1步到第3步中的16分钟喷淋时间内，平均盐雾沉降率在80 cm2的水平面积为39 mL~79 mL。

使用Q-FOG循环腐蚀盐雾箱CRH进行CATCH腐蚀试验

Q-FOG CRH型盐雾箱适用于腐蚀研究和带有相对湿度控制的汽车循环腐蚀试验，符合绝大多数汽车腐蚀测试标准。

Q-FOG循环腐蚀盐雾箱CRH具有喷淋功能，大容量喷淋比传统喷雾能更快使试样湿润，可控制喷淋量以调节腐蚀速率。

喷嘴沿扇形弧线安装，以提供均匀的喷淋覆盖。

结果

在对样板进行CATCH腐蚀试验2980h小时后，试验样板在划痕处出现了涂层样板在划痕处出现了丝状腐蚀，形成了一些网状腐蚀情况。

户外腐蚀试验---盐水加速户外腐蚀试验

盐水户外加速腐蚀试验每周用盐溶液(5%氯化钠）喷雾2次，符合ASTM D6675,ISO 11474。

户外腐蚀试验---道路强化腐蚀试验

把样板贴在车身上进行120天的道路强化腐蚀试验。如图司涂层样板道路强化腐蚀试验结果，如图可以看到划痕处发生腐蚀。

汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验第一轮样板测试结果

铝合金板材复合涂层典型腐蚀形貌

注：腐蚀长度，垂直划线方向；腐蚀宽度，平行划线方向

汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验测试过程

● 部分样板在海南进行了道路强化腐蚀试验

– 120个周期

– 与实验室加速腐蚀试验方法进行比较

●部分样板在海南进行了盐水加速户外腐蚀试验，及压力锅测试

– 盐水加速试验12个月

– 压力锅测试1 h

– 与实验室加速腐蚀试验方法进行比较

汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验样板测试结果

从上表中可以看出，压力锅测试和盐水加速腐蚀的相关性很好。

汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验相关性比较

相关性介绍

● 户外测试和实验室加速测试，把样品从好到差进行排序

●使用Spearman相关系数计算实验室和户外曝晒之间的相关性rs=1-6∑di2 /[n(n2-1)]

●相关系数最大为1，相关系数为0表示两者不相关

过程

第一步：对于盐水加速腐蚀试验的样板按照腐蚀程度进行排序

第二步：对于CATCH腐蚀试验的样板按照腐蚀程度进行排序

第三步：计算盐水加速试验排序和CATCH排序的差di，di2

第四步：根据相关性系数公式进行计算，得出两种方法的相关系数0.98，说明这2种方法有非常高的相关性

相关性分析

通过计算得出道路强化腐蚀和盐水加速腐蚀与其他实验室加速腐蚀试验方法的相关系数，可以看出道路强化腐蚀试验和CATCH腐蚀试验有很好的相关性，盐水加速腐蚀试验和CATCH腐蚀试验有很好的相关性。

不同腐蚀试验腐蚀形貌对比

盐水加速户外腐蚀 VS CASS腐蚀试验形貌对比

对比样板41,46,44的腐蚀形貌，可以看出，进行了240个小时的CASS腐蚀试验后，样板腐蚀形貌都是泡状腐蚀。进行户外12个月盐水加速腐蚀试验后，样板41和46形成了B型的多根丝状腐蚀形貌，样板44则形成了泡状腐蚀。

盐水加速户外腐蚀VS AASS腐蚀试验形貌对比

进行1980小时的AASS腐蚀试验，样板都出现了泡状腐蚀，进行12个月盐水加速腐蚀试验后，样板41和46形成了B型多根丝状腐蚀形貌，样板44则形成了泡状腐蚀。

盐水加速户外腐蚀形貌和Filiform腐蚀试验形貌对比

盐水加速户外腐蚀试验和Filiform腐蚀试验形貌相似

盐水加速户外腐蚀形貌和CATCH腐蚀试验形貌对比

CATCH腐蚀试验和盐水加速户外腐蚀的形貌相似。

结论

●从CATCH和盐水加速户外腐蚀试验，道路强化腐蚀试验来看，铝涂层的腐蚀总体比钢的腐蚀好很多。

●涂装铝板的腐蚀特性和电泳，表面处理，板材种类关系密切，和面漆种类关系不大。

●车身涂层铝板，腐蚀试验停止后，需要尽快评估。

●铝的腐蚀和钢的腐蚀形貌，相差比较大。评估方式，采用腐蚀面积法。

●压力锅附着力试验，建议使用，可以缩短研发周期

分析结果

●不同腐蚀方法的典型腐蚀形貌有差异

●CATCH 方法和试验设计相符

●CATCH 方法和盐水加速腐蚀形貌相当，相关性较好

●CATCH 方法和道路强化腐蚀试验相关性也很好

第二轮比对试验

●CATCH方法与盐水加速户外腐蚀试验，道路强化腐蚀试验的相关性都很好，不过CATCH方法腐蚀加速不够，腐蚀较慢：

– CATCH 2980h (~ 4个月)

– 盐水加速12个月

– 道路强化腐蚀240天 (8个月) – 注：推测数据

●第二轮比对试验通过降低CATCH方法盐溶液的pH值， 看是否会提高腐蚀速率

过程

第一轮CATCH腐蚀试验中，ph值为4.0，在第二轮CATCH腐蚀试验中，降低ph为3.0，计算腐蚀面积。

结果

●CATCH测试方法，pH值3.0测试600h与pH值4.0测试1728h比较：

– 腐蚀面积相当

– 相关系数为0.87 (表明相关性很好)

●降低盐溶液的pH值，可提高CATCH测试方法的腐蚀速率

总结论

●CATCH测试方法与盐水加速户外腐蚀试验的样板的腐蚀面貌类似，两者的相关性也很好

●CATCH测试方法与道路强化腐蚀试验的相关性也很好

●降低盐溶液的pH值，可提高CATCH测试方法的腐蚀速率

●推荐CATCH测试方法 (pH = 3.0)写入最终的SAE标准文本中

此次对汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验方法的研究，CATCH腐蚀试验方法可以很好的模拟户外腐蚀情况，Q-FOG CRH盐雾腐蚀试验箱可以很好的支持CATCH腐蚀测试，对汽车铝合金板材复合涂层加速腐蚀研究发挥重要作用。

现在人们的生活已经离不开汽车的身影。您了解乘坐的汽车吗？您对汽车的各项机能都了解吗？人们不仅关注汽车的传动系统，车身系统兼具了安全性和舒适性，也备受人们的关注。

奥林巴斯一直致力于追求zhuo越、推陈出新，助力汽车产业的蓬勃发展。在汽车领域采用工业内窥镜、工业显微镜进行jing准检测，为汽车行业提供更先进、更优质的综合解决方案，以zhuo越技术筑起生命的安全堡垒。

通过奥林巴斯工业视频内窥镜可以检查车身空腔内部保护腊膜的均匀性和完整性，对整个汽车的车身系统起到了很大的作用。

奥林巴斯推出了新一代的中高端内窥镜IPLEX GX/GT，并推出了各种长度的内窥镜探头，Z长可以达到10m，可以满足多样化的需求。

奥林巴斯IPLEX GX/GT内窥镜优势和特性：

1）实现GX检测的高性能成像功能，能够适用于不同应用场景，其能够让照明单元在红外光（IR）和黑光（UV）以及可见光成像之间进行切换。亮度比之前型号高出30％

2）整机采用了人体工程学设计的重量平衡设计和触摸屏功能还能够用于插入管末端探头导向控制的功能让操作员使用更加方便 

3）实时视频流传输功能可实现检测视频的远程实时查看

汽车内饰的表面粗糙度影响触摸手感和光泽感，因此越来越多的汽车内饰厂商开始关注表面粗糙度的测量，但汽车内饰的样品通常比较柔软，很难测定广范围的表面粗糙度。使用OLS5000可以轻松解决这个问题。

奥林巴斯OLS5000 3D测量激光显微镜优势和特性：

1）精确成像

2）快速检测

3）便捷操作

4）适用于大尺寸样品测量的大行程

客户样品：家居复合板材

应用领域：

检查板材表面气孔

客户要求：

要求拍摄板材表面气孔并测量气孔大小

解决方案：

因为板材较厚，推荐用明美金相显微镜MJ42作为主机观察，相机推荐MS60，预览速度较快，同时芯片大小较为合适，性价比较高。明美MJ42金相显微镜采用优良的无限远光学系统与模块化的功能设计理念，可以方便升级系统，实现偏光观察、暗场观察等功能。紧凑稳定的高刚性主体，充分体现了显微镜操作的防振要求。符合人机工程学要求的理想设计，使操作更方便舒适，空间更广阔。适用于金相组织及表面形态的显微观察，是金属学、矿物学、精密工程学研究的理想仪器。

（来源：http://www.mshot.com/kehuanli/20191009.html广州市明美光电技术有限公司）

近年来，随着智能移动手机的普遍应用，手机和电脑与人的关系更加紧密。无论是在地铁上、还是在饭桌上、低头族仿佛成了大多数人的诟病。而长期的低头工作，会导致颈椎疼痛难忍、背部不适、甚至还会出现头晕力乏等现象。

面对这些问题、很多人会选择用维生素片等保健药品来改善健康状态。那么，一款药片是否真的含有我们所需的各种营养成分，以及药片在微观下的分布如何？通过扫描电镜即可一探究竟。

我们选取了一款市面上常见的复合维生素片，其抛开表面光镜照片如上图所示。通过光镜图像，我们大致了解到该药片包含多种成分，且颗粒大小不一，最外层存在一层包衣用作保护药片。但当我们想进一步放大观察，或者探究各个位置的元素分布情况时，该图像显然无法满足我们的要求。

和光镜不同，扫描电镜作为观察材料微观结构的利器，具备高分辨、大景深，且能获得元素成分信息的优势，而被运用在各个行业。近期，一款来自赛默飞世尔科技公司的扫描电子显微镜（原FEI）Axia ChemiSEM因其独特的成像能力而广受关注。与传统钨灯丝电镜不同，Axia的诞生，标志着扫描电镜的成像，从单一的形貌灰度图像，飞跃至形貌与元素分布并举的多维度彩色成像。毫不夸张地说，Axia这种创新的工作模式为扫描电镜的材料分析创造了一种新思路，同时也树立了下一代扫描电镜发展的方向和标准。

Axia ChemiSEM实物图

我们使用Axia ChemiSEM扫描电镜任意选取该维生素片的某一区域进行放大，通过CBS背散射探测器获得表面至少分布四种不同成分。为了进一步确定元素组成，采用Axia ChemiSEM一键实时能谱功能，在原图的基础上快速获得了成分分布图，如下图所示。

一键点击得能谱结果，无需切换软件

维生素片表面BSE像

维生素片表面实时能谱像

通过对比维生素片产品信息表，再结合实时能谱分布图像，我们找到了维生素片中主要成分的分布情况。比如：钙（来源于柠檬酸钙）、镁（来源于重氧化镁）、钾（来源于硫酸钾）、铁（来源于富马酸亚铁）、锰（来源于锰氨基酸螯合物）等等。进一步分析，我们可以确定硫酸钾和氧化镁的位置，从而获得其尺寸大小及形态分布，这对于我们调控生产工艺至关重要。同时，元素的定量结果如下表所示。

利用Axia ChemiSEM实时能谱，快速获得了维生素药片表面各种成分的分布情况，以及在控制药片表面荷电的条件下，采用Axia低真空模式，无需手动安装压差光阑，软件快速切换真空模式，保证了药片的正常成像以及能谱分析。