通用汽车防腐蚀标准体系的解读及思考

宋海林,邢 娜,卢成浣,李 泉,李 晶

(通标标准技术服务有限公司 汽车腐蚀防护检测技术中心,上海 201315)

腐蚀破坏严重影响汽车外观，甚至导致功能失效，是影响汽车寿命的重要原因。循环腐蚀试验能通过温度、湿度、盐雾环境的交替变化，有效检验零部件的真实腐蚀状态。目前各大汽车厂普遍采用循环腐蚀试验方法对汽车零部件腐蚀进行实验室模拟，常见的试验标准有：大众公司制定的PV 1210-2016标准BodyandAdd-OnParts/Hang-OnPartsCorrosionTest、通用公司制定的GMW 14872-2018标准CyclicCorrosionLaboratoryTest，奔驰公司制定的DBL 7381-2019标准CoatingforMajorPassengerCarComponents/BodyPanelsandOtherFunctionalPartswithHighCorrosiveStress，雷诺公司制定的D17 2028-2002标准CorrosionTestbyAutomaticPhaseChangeSaltSprayHumidityandDrying(ECC1)等。国内自主汽车品牌起步晚，在循环腐蚀标准开发上投入有限，主要沿用国外标准。

根据PV 1210-2016标准，一个试验循环分为喷洒盐雾4 h，标准气候存放4 h、冷凝16 h三个阶段，每5个循环后，外加48 h恒温恒湿存放；试验依防腐蚀要求可选择进行15、30、60、90个循环。DBL 7381-2019标准详细说明了戴姆勒-奔驰安装车辆外部、底盘以及发动机舱涂层金属件的涂层质量要求，试验主要引用ISO 11997-1-2017标准PaintsandVarnishes-DeterminationofResistancetoCyclicCorrosionConditions-Part1:Wet(SaltFog)/Dry/Humid中Cycle B方式进行：每个循环时间为7 d，其中包含24 h喷洒盐雾， 8 h冷凝和16 h恒温恒湿存放(反复进行4次)， 和48 h恒温恒湿存放。试验主要对喷洒盐雾时溶液pH和沉降量进行管控。D17 2028-2002标准规定：腐蚀试验首先进行0.5 h盐雾(pH为4)喷洒；吹除盐雾后，转入强制干燥阶段，在4 h的温湿度交变中循环5次，单次试验周期为24 h。在GMW 14872-2018标准中，试验分盐雾喷洒、冷凝、高温干燥三个阶段，单次试验周期为24 h，但在使用的溶液中添加了CaCl2和NaHCO3。

欧美汽车零部件循环腐蚀试验标准采用的循环过程通常包含盐雾、高温干燥、冷凝以及室温存放等阶段，且均通过不同的循环周期来模拟不同的腐蚀程度，但是各标准使用的溶液条件不尽相同，监控试验要素也各有侧重。

要深入了解国外汽车企业成熟的防腐蚀项目建设情况，首先要了解其标准框架，然后掌握其标准的起草思路，这对建立中国汽车防腐蚀体系具有重要的参考意义。通用汽车是历史最为悠久的车企之一，针对汽车腐蚀做了大量的研究，其标准自面世以来，被汽车防腐蚀行业广泛借鉴，实践证明该标准体系在加速模拟汽车零部件自然腐蚀方面效果显著，受到业内肯定。本工作介绍了通用汽车防腐蚀标准体系框架，对重点标准进行专业解读，并配以实例做进一步阐释。

1 通用汽车防腐蚀体系构建

1.1 测试标准介绍

GMW 14872-2018标准是通用汽车公司制定的关于汽车零部件和子系统腐蚀的实验室测试标准，其规定了盐雾喷洒、温度变化、湿度变化和室温环境交替的测试流程，可以有效评估多种腐蚀类型。根据零部件及子系统安装位置，该标准分别设置了不同的曝露条件，用于对汽车零部件和子系统的外观及功能进行阶段评价。如：Exposure 0适用于所有位置(0年/最初交付)；Exposure A适用于底盘件(UB)；Exposure B适用于发动机舱内(UH)；Exposure C适用于外饰件/次要面/内饰件；Exposure D/E适用于所有零部件的功能。

在GMW 14872-2018标准中，介绍了循环腐蚀试验各部分及具体的试验方法，同时还提供了污染物喷洒的试验方法和使用建议。对于循环腐蚀试验，该标准虽未指定品牌试验箱，但是对试验箱的能力提出了明确的要求。试验箱需满足标准中提到的室温阶段、高湿阶段、干燥阶段、盐雾喷洒阶段的能力要求。

根据GMW 14872-2018标准，目前国内主要汽车厂家进行循环腐蚀试验时，均采用图1所示流程。从室温阶段到高湿阶段以及从高湿阶段到干燥阶段的切换时间被认为是腐蚀试验的加速阶段，配合喷雾持续时间可以对腐蚀试样的腐蚀量进行调控。在室温阶段，应按照GMW 14872-2018标准要求进行规定次数的盐雾喷洒，并保证每次喷雾时，盐雾能完全湿透试样表面且能够将前一次喷雾残留的盐渍冲洗干净；高湿阶段由1 h的转换时间和7 h的控温控湿阶段组成；干燥阶段由3 h的转换时间和5 h的保温阶段组成，保证设备能提供足够的循环空气避免出现温度分层，并确保样件完全干透。

图1 GMW14872-2018标准循环盐雾腐蚀试验流程图Fig. 1 Flow diagram of cyclic salt spray corrosion test in GMW 14872-2018 standard

通过温度、湿度、污染物的切换模拟车辆在自然环境中的使用条件，周期性的循环腐蚀试验可以加速腐蚀反应进程，同时高湿阶段对总成及零部件内腔的腐蚀具有明显的促进作用。

根据车辆的区域划分和零部件安装位置，可以在GMW 14872-2018标准中选择相应的试验方法，并分别按照功能和外观要求进行不同时间的曝露腐蚀试验，测不同曝露时间对应的腐蚀量。

在循环腐蚀试验中，腐蚀片作为标准片与零部件一起进行试验，通过腐蚀片的质量损失监测腐蚀试验的准确性，保证腐蚀试验的可重现性。按照图2所示方式将腐蚀片固定再置于试验箱内，在规定的曝露时间取出一定数量腐蚀片，确定腐蚀片的质量损失或者厚度减薄量。如果质量损失或厚度减薄量超过规定的目标区间，试验可以继续进行，但是必须调查原因并进行纠正。在整个试验过程中受电化学反应机理控制的腐蚀速率会不断变化，假设在试验周期内它与腐蚀量呈线性关系。

图2 标准腐蚀片装置说明Fig. 2 Illustration of standard coupon hardware

GMW 14872-2018标准强调对试验过程的监控，需要随时根据腐蚀量情况调整试验参数，通过质量损失或者厚度减薄这一腐蚀反映的直观现象对复杂因素影响的腐蚀试验进行简单跟踪。该标准并未明确给出如何调整腐蚀量的方法，只提到阶段转换期是腐蚀速率较大的时期，可以通过调节转换时间进行腐蚀试验的加速或者减速，同时也可以通过控制盐雾喷洒时间进行腐蚀量调整。

1.2 评价标准介绍

1.2.1 腐蚀评价总体标准

GMW 15272-2015标准CorrosionPerformanceSpecification是通用汽车零部件及子系统防腐体系的评价总标准。该标准首先根据市场或者顾客的期望、具体腐蚀环境特性等按不同地区对腐蚀进行了等级分类。其中，Class 1(欧洲和俄罗斯地区)和Class 2(北美，中美，韩国，亚洲和中国地区)对应GMW 14872-2018标准中外观腐蚀阶段与功能腐蚀阶段的质量损失要求Table A1中的Method 1/2；Class 3(非洲，澳大利亚，中东与南美洲地区)对应GMW 14872-2018标准中外观腐蚀阶段与功能腐蚀阶段的质量损失要求Table A2中的Method 3。具体标准评价内容包括外观评价、穿孔评价和功能评价，以下将逐一进行介绍。

根据GMW 15272-2015标准，在相应的曝露试验周期内(对应GMW 14872-2018标准功能测试试验周期曝露D或者E)，车辆在使用过程中不会因腐蚀发生穿孔现象的时间为10 a(对于欧洲以外地区)和12 a(对于欧洲地区)。虽然，穿孔评价不能确保车辆在10 a或者12 a的使用过程中不出现类似问题，但是起码要保证在任何金属板面上没有金属损失(对腐蚀区域喷砂后无疏松或剥落)，一旦出现金属损失，需要查找原因。在GMW 15272-2015标准的附录C中，详细阐释了腐蚀导致金属损失的处理方法。首先，应对腐蚀处进行拍照并标记位置，然后测量出周围未腐蚀的原始板厚。如果样件较大，则需将其切割后再进行喷砂处理，去除腐蚀产物，观察是否有点蚀出现并再次测量板厚，从而获得样件腐蚀的最大深度。

在GMW 15272-2015标准的附录A中，对外观腐蚀做了具体的要求。首先，根据通用体系对车身区域进行划分，将每一部位均分为高/中可见和低可见两类；然后，对其外观提出相当于车辆实际使用时间(0，1，2，5 a)时的外观腐蚀等级要求，如表2(仅列出部分示例)所示。

在使用通用体系标准检测零部件耐腐蚀性时，需要将GMW 15272-2015标准中外观腐蚀要求表格与GMW 14872-2018标准中外观腐蚀阶段与功能腐蚀阶段的质量损失要求表格串联使用，具体使用方法如下：车辆实际使用0 年是指从车辆零部件供应商制程结束至将零部件交付至最终客户阶段，对应GMW14872-2018标准中2个周期，此时应按要求对样件进行外观检查并评级，并须满足表2中车辆实际使用时间为0年时对应的等级要求；在GMW 14872-2018标准中曝露代号为A或B或C时的试验周期数对应于GMW 15272-2015标准中车辆实际使用时间为5，2，1 a。

表2 外观腐蚀等级要求Tab. 2 Appearance corrosion level requirements

1.2.2 腐蚀评价专项标准

通用汽车防腐蚀标准体系下的专项防腐蚀评价标准主要由GMW 15356-2009标准SheetMetalRatingScale，GMW 15357-2019标准ComponentRatingScale，GMW 15358-2014标准FastenerRatingScale和GMW 15359-2009标准WhiteCorrosionRatingScaleGuideline等几个标准组成。其中，GMW 15356-2009标准介绍了金属板材、折边法兰、门铰链的腐蚀评级，并配有照片，将主观评价转变为客观评级；GMW 15357-2019标准介绍了底盘、发动机舱、次要面零部件的红锈评级，并分别取代表性零部件照片作为示例；GMW 15358-2014标准介绍了紧固件的腐蚀等级评定，并配有螺帽腐蚀等级照片；GMW 15359-2009标准介绍了产品出白锈的腐蚀等级评定，并配有腐蚀等级照片。

在评价样件外观的腐蚀等级过程中，由于主观评价受个人影响较大，可通过与GMW 15356-2009, GMW 14357-2019,GMW 14358-2014和GMW 14359-2009标准中给出的腐蚀等级示例照片进行对比，从而给出相对客观的评级。可见，通用的评价标准体系以大量的试验数据为支撑，而目前

国内的腐蚀判定标准大都依然停留在主观评定层面，缺乏有力的试验数据，特别是零部件的试验数据。

2 通用汽车防腐蚀体系应用示例

应用通用汽车防腐蚀标准体系检测零部件的防腐蚀性能，基本可以分成以下几个步骤：

(1) 找到相关零部件的专门标准；

(2) 查看专门标准中加速腐蚀部分引用到的试验标准；

(3) 确认专门标准中引到的评价标准。

以下以通用汽车某型号车前大灯为例进行说明。GMW 14906-2018标准LampDevelopmentandValidationTestProcedures是通用关于车灯的零部件标准。该标准中循环腐蚀试验的测试方法引用了GMW 14872-2018。车灯类型为前大灯，标准中给出其腐蚀试验代码为UH,All,4sp,Method 1/2,Exposure B+D (Exposure E 不是必须的)。在GMW 14872-2018标准中外观腐蚀阶段与功能腐蚀阶段的质量损失Table A1中找到其对应的腐蚀试验曝露周期为9个循环和47个循环。其中，在曝露B(第9循环)时，进行外观评价，在曝露D(第47循环)时，进行功能评价。GMW 14906-2018标准中对样件的外观腐蚀等级要求，需满足GMW 15272-2015标准中的规定，并要求样件无裂纹且无水汽进入灯罩内；车灯的功能评价包括点亮、异响、气密性等性能，具体试验参考GMW 14906-2018标准进行。

3 结论

通用汽车防腐标准体系具有框架性、科学性、可操作性等特点。通用汽车的防腐标准体系为国内汽车防腐蚀行业开发新标准提供了可借鉴的新思路，与奔驰DBL 7381-2019标准格外重视样件盐雾试验后腐蚀评价环节不同，通用体系注重试验过程的监控，并且标准的编写立足于充分的试验数据，特别注意实际工况中材料耐蚀性表现与实验室模拟的理论相关性。这为国内汽车行业防腐蚀领域提供了有益的思想和技术指导。