CN117250146B - 一种汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，步骤如下：S1、制备电偶件：根据实际待测目标物，选取异种材料制作连接装置；S2、确认腐蚀条件：确认电偶件所处工况和腐蚀参数；S3、记录电偶腐蚀：实施电偶腐蚀正交试验，记录电流变量；S4、评估腐蚀反转：电流正负反转定义为电偶腐蚀反转；所述方法能够验证异种材料在潮湿大气中是否具有电偶腐蚀反转风险，为汽车板选材设计提供借鉴，有助于提升汽车板在实际服役环境中耐电偶腐蚀性能。

Description

一种汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法

技术领域

本发明涉及电偶腐蚀电流变量检测方法技术领域，尤其是一种汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法。

背景技术

电偶结构在腐蚀环境中时，电位较低的材料作为阳极优先发生腐蚀，关键材料或部件作为阴极，其耐蚀性得到保障。汽车装备经常采用这种牺牲阳极保护的方式，保障关键材料或部件的安全。然而，由于实际服役环境复杂多变，温度、湿度、污染物、应力等交叉影响，当处于某种特定条件中时，异种材料的腐蚀差异性可能缩小，甚至发生电偶腐蚀反转的现象，关键材料或部件的腐蚀速率高于其电偶材料，导致电偶结构乃至装备的寿命大幅缩短。

现行电偶腐蚀风险评估方法，如CN202210278802.3，基于电化学测试数据评估封严涂层体系的电偶腐蚀形式和电偶阴阳极,根据电偶腐蚀电流评估电偶腐蚀风险等级。如CN202210875507.6，通过采集焊接件异种材料的电位和电流密度，分别细分三个电偶腐蚀风险等级。CN202110488328.2，采用三电极电化学方法，评估不同水流速、控氧和温度等工况下的电偶腐蚀，额外的电位控制，能加速阳极材料腐蚀。上述三种方法需要电化学设备和溶液环境，且对环境温度有要求，不适用于更复杂的户外大气环境。

汽车金属板处于潮湿大气环境，与溶液环境有很大差异，在温度、pH、和大气化学污染物作用下，异种金属发生电偶腐蚀和腐蚀反转的风险高、评估难度大。基于此，设计一种真实大气环境下汽车板电偶腐蚀和腐蚀反转风险的评估方法，具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，步骤如下：

S1、制备电偶件：根据实际待测目标物结构和材料，选取异种材料制作连接装置，所述异种材料为锌材料或镀锌材料（第一异种材料），与钢材料、镀锌铝镁材料、铝硅材料、铝材料或镁材料（第二异种材料）；

S2、确认腐蚀条件：电偶件腐蚀条件与目标物所处实际工况环境一致，温度范围-25～100℃，湿度范围20～100%，pH范围1～13（以水溶液计），SO₂浓度以水溶液pH=1～6计，Cl^-浓度范围0.5～5wt%（以氯化钠溶液计）；

S3、记录电偶腐蚀：实施电偶腐蚀正交试验，记录电流变量；

S4、评估腐蚀反转：电流正负反转定义为电偶腐蚀反转。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，所述步骤S1中电偶件（连接装置）为由两块异种材料金属板组成的“V”型结构或“T”型结构，两块不同材料的金属板导电连接，连接部位的连接材料为导电材质，未连接部位上留有待检测电偶腐蚀面，电偶腐蚀反应通过液膜发生。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，连接材料基于目标物连接装置，可以是目标物现有材料，也可以是设定新材料。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，两块所述异种材料金属板单侧连接，金属板表面平整，面积相等；异种材料包括含镀层材料和不含镀层材料，且同一材料不同牌号的情形视为异种材料。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，所述异种材料金属板为钢板和锌板。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，所述“V”型结构的金属板上端连接电流记录装置，下端连接方式包括焊接、搭接或螺栓连接。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，所述“T”型结构的金属板上端连接电流记录装置，下端连接浸水海绵材料，海绵材料在试验条件下整体形状和组成不发生改变。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，所述电偶件除电偶腐蚀面外，未连接部位的金属板绝缘密封，电流记录器连接线与金属板的连接早于绝缘密封，连接方式包括搭接、焊接或螺栓连接。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，所述步骤S2中，电偶件腐蚀条件与目标物所处实际工况环境一致，实际工况包括储存状态、工作状态或运输状态，腐蚀参数包括温度范围、湿度范围、pH范围、SO₂浓度范围或Cl^-浓度范围。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，所述步骤S3中电偶腐蚀正交试验包括单参数或多参数的流体试验，具体表现为不同温度、湿度、pH或盐浓度的混合气体，流体方向平行于或垂直于电偶腐蚀面，电偶腐蚀面呈现润湿但没有液体堆积状态；采用零电阻电流器记录电流变量数据，包括电流大小、电流正负等数据。

优选的，上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，所述步骤S4中，电偶对包括阳极和阴极，根据零电阻电流器的电流或电位正负确定阳极和阴极，根据电流大小评估电偶腐蚀程度。

有益效果：

上述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，基于实际腐蚀工况和参数，开展异种材料腐蚀试验，通过电流正负反转评估电偶腐蚀反转的风险和定量条件，根据电流大小评估电偶腐蚀程度；所述方法能够验证异种材料在潮湿大气中是否具有电偶腐蚀反转风险，为汽车板选材设计提供借鉴，有助于提升汽车板在实际服役环境中耐电偶腐蚀性能。

附图说明

图1为本发明所述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法中“V”型电偶件的连接示意图；

图中：V1-“V”型结构中的电偶腐蚀面，V2-“V”型结构中的潮湿大气流体，V3-搭接，PA-零电阻电流器。

图2为本发明所述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法中“T”型电偶件的连接示意图；

图中：T1-“T”型结构中的电偶腐蚀面，T2-“T”型结构中的潮湿大气流体，T3-浸水海绵，PA-零电阻电流器。

图3为调节过程中温度湿度变化示意图。

图4为电流指示示意图。

图5为金属板电偶腐蚀反转前后对比图。

具体实施方式

实施例1

所述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，具体步骤如下：

S1、电偶件制备，选取目标物异种材料制作连接装置：

如图1所示，连接材料基于车门包边结构，选取电镀锌板和钢板为异种金属板，加工制作电偶件，金属板表面平整，面积均为75×150mm，装置连接形式为“V”型，连接方式为搭接V3方式导电连接，连接无间隙，两块异种金属板相对的面为电偶腐蚀面V1，电偶腐蚀反应通过液膜发生，异种材料牺牲阳极保护电极的金属基体为钢，阳极为表面镀锌材料，阴极为钢材料。若该电偶件在日常服役环境中发生腐蚀时，表面锌镀层优先发生腐蚀，保护钢材料基体。“V”型电偶件上端连接零电阻电流器PA，记录电流方向和大小。

在电偶件的电偶腐蚀面V1贴防护膜，零电阻电流器导线以焊接方式与异种金属板连接，连接完毕采用树脂漆喷涂固化成型，撕去电偶腐蚀面V1上的防护膜，电偶件制作完成，除电偶腐蚀面外，其它金属面全部绝缘密封，电流记录器连接线与两块金属板的连接部位绝缘密封。

S2、腐蚀条件确认，确认电偶件所处工况和腐蚀参数：

目标物为某车型车门内加强板（钢材料），其电偶材料为车门内外板（镀锌钢材料，同S1中选取的异种金属板材料），零部件所处位置为半封闭空间，确定腐蚀参数包括温度、相对湿度、pH和Cl^-，所处工况包括储存状态、工作状态、运输状态：温度范围-10～95℃，湿度范围20～90%，pH为中性环境，Cl^-浓度相当于0.5wt%NaCl溶液，配制pH=7±0.3的0.5wt%NaCl溶液。

S3、电偶腐蚀记录，实施电偶腐蚀正交试验，记录电流数据：

电偶腐蚀正交试验包括单参数、多参数的流体试验；将S2配制的溶液以喷雾的形式模拟潮湿大气，并在电偶件表面形成潮湿大气流体V2，试验过程中温度范围-10～95℃，湿度范围20～90%，腐蚀试验过程中采用稳定温度改变湿度的方式，设定温度梯度（-10℃、5℃、20℃、35℃、50℃、65℃、80℃、95℃），流体方向平行于电偶腐蚀面V1，覆盖电偶腐蚀面内部空间；电偶腐蚀过程中，采用零电阻电流器记录电流变量，包括电流大小、电流正负数据等。

参数按照如下调节：

（1）从-10℃开始，温度参数1分钟内调整完毕，稳定5～10分钟；

（2）湿度线性调整，5～10分钟内调整完毕（20～90%），观察零电阻电流计指针方向，如出现反转，记录湿度数值，该数值±10%，以5%的湿度梯度进行验证试验；

（3）按照温度梯度进行下一温度试验，恢复湿度至20%，重复（1）和（2），温度、湿度调节过程如下图3、图4所示。

S4、腐蚀反转评估，电流正负反转定义为电偶腐蚀反转：

当温度60℃时，改变湿度，电偶件发生发现明显的电偶腐蚀反转现象，根据电流正负数据判断阳极和阴极，根据电流大小判断腐蚀速率，电流越大，阳极腐蚀速率越高。

（1）反转前：

湿度较低时，电偶面未形成液膜，腐蚀反应微弱，随着湿度增加，异种材料板均发生腐蚀，但锌的电化学电位较低，腐蚀更加明显，如离子式（Ⅰ）所示，镀锌钢板为阳极，钢板为阴极。

（2）反转后：

随着湿度增加，指针偏转发生偏移，呈现为电偶腐蚀电流大小差异，异种材料金属板腐蚀速率不一致。当相对湿度高于70%，温度在60℃时，发生指针偏转现象，如离子式（Ⅱ）所示，镀锌钢板为阴极，钢板为阳极。

即温度为60℃、相对湿度高于70%的潮湿环境中，镀锌钢板和钢板异种材料可以发生电偶腐蚀反转，车门内加强板部件在满足该条件的环境中时，钢板部件腐蚀速率高于镀锌钢部件，发生基体腐蚀，零部件有加速腐蚀穿孔的风险。

实施例2

所述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，具体步骤如下：

S1、电偶件制备，选取目标物异种材料制作连接装置：

如图2所示，连接材料基于车门包边结构，选取电镀锌板和钢板为异种金属板，加工制作电偶件，金属板表面平整，面积均为75×150mm，装置连接形式为“T”型，连接方式为两块金属板贴合设置，同时金属板下端连接浸水海绵T3，两块异种金属板外侧面为电偶腐蚀面T1，电偶腐蚀反应通过液膜发生，异种材料牺牲阳极保护电极的金属基体为钢，阳极为表面镀锌材料，阴极为钢材料。若该电偶件在日常服役环境中发生腐蚀时，表面锌镀层优先发生腐蚀，保护钢材料基体。“T”型电偶件上端连接零电阻电流器PA，记录电流方向和大小。

将两块金属板贴合放置并在下端连接浸水海绵T3，在金属板的电偶腐蚀面T 1贴防护膜，零电阻电流器导线以焊接方式与异种金属板连接，连接完毕采用树脂漆喷涂固化成型，撕去电偶腐蚀面T1上的防护膜，电偶件制作完成，除电偶腐蚀面外，其它金属面全部绝缘密封，电流记录器连接线与两块金属板的连接部位绝缘密封。

S2、腐蚀条件确认，确认电偶件所处工况和腐蚀参数：参照实施例1，在电偶件表面形成潮湿大气流体T2。

S3、电偶腐蚀记录，实施电偶腐蚀正交试验，记录电流数据：参照实施例1。

S4、腐蚀反转评估，电流正负反转定义为电偶腐蚀反转：参照实施例1。

此外，本发明所述汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，还可应用于其它电偶件，例如参照实施例1，不同之处在于选取的异种金属板为钢镀锌板和钢板，或钢镀锌板和电镀锌铝镁板，或钢镀锌板和电镀铝硅板，或钢镀锌板和铝板，根据测试金属板表面颜色变化，判断哪种金属腐蚀较快，钢腐蚀后呈现红色、褐色或黑色，铝/锌/镁腐蚀后为白色，如图5所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，其特征在于：步骤如下：

S1、制备电偶件：根据实际待测目标物结构和材料，选取表面平整的异种材料金属板制作连接装置，所述异种材料金属板中一种材料为锌材料或镀锌材料，另一种材料为钢材料、镀锌铝镁材料、铝硅材料、铝材料或镁材料；两块异种材料金属板组成“V”型结构或“T”型结构，两块不同材料的金属板导电连接，连接部位的连接材料为导电材质，未连接部位上留有待检测电偶腐蚀面；其中，所述“V”型结构的金属板上端连接电流记录装置，下端连接方式包括焊接、搭接或螺栓连接；所述“T”型结构的金属板上端连接电流记录装置，下端连接浸水海绵材料；

S2、确认腐蚀条件：温度范围-25～100℃，湿度范围20～100%，pH范围1～13，SO₂浓度以水溶液pH=1～6计，Cl^-浓度范围0.5～5wt%；

S3、记录电偶腐蚀：所述电偶件除电偶腐蚀面外，未连接部位的金属板绝缘密封，电流记录器连接线与金属板的连接早于绝缘密封，连接方式包括搭接、焊接或螺栓连接；实施电偶腐蚀正交试验，记录电流变量；所述电偶腐蚀正交试验包括单参数或多参数的流体试验，具体表现为不同温度、湿度、pH或盐浓度的混合气体，流体方向平行于或垂直于电偶腐蚀面，电偶腐蚀面呈现润湿但没有液体堆积状态；采用零电阻电流器记录电流变量数据；

S4、评估腐蚀反转：电流正负反转定义为电偶腐蚀反转。

2.根据权利要求1所述的汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，其特征在于：两块所述异种材料金属板单侧连接，面积相当；所述异种材料金属板为钢板和锌板。

3.根据权利要求1所述的汽车金属板电偶腐蚀反转的评估方法，其特征在于：所述步骤S4中，电偶对包括阳极和阴极，根据零电阻电流器的电流或电位正负确定阳极和阴极，根据电流大小评估电偶腐蚀程度。