CN113866081B - 一种汽车散热器腐蚀试验评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，包括将铝合金散热器样品按对应试验模式放入候交变试验箱、腐蚀交变试验箱或湿热试验箱中进行1个循环组合试验，重复循环组合试验10次；由铝合金散热器试验样品的外观及失重特征和试验后气密性方面进行散热器耐腐蚀失效的评价；建立评价标准。本发明汽车散热器腐蚀试验评价方法，可更加全面地考虑铝合金被腐蚀的诸多环境因素，能模拟散热器实际腐蚀情况下众多载荷的交替作用，使散热器尽可能多地遭受到大气环境中的破坏作用，通过人工加速循环组合试验的结果反映出散热器在今后使用中产生腐蚀失效的情况；采用标准试验设备进行试验，试验过程可控、再现性好，结果真实，试验周期更短。
Description
技术领域
本发明属于汽车试验技术领域，具体涉及一种汽车散热器腐蚀试验评价方 法。
背景技术
散热器作为车用空调***的一部分，装配在车身前部下方位置，为了更好 的实现汽车产品轻量化，其制作材料优选为铝合金，已经逐步取代金属铜作为 散热器材料。但在汽车行驶过程中易接触腐蚀介质，如融雪剂、泥水等，如果 制造散热器所用材料耐蚀性达不到要求，会造成铝合金散热器锈穿泄露。在分 析散热器锈穿的过程中，发现散热器锈穿都是外部原因造成的，内部工作时要求冷凝剂和油脂是非腐蚀性工作液，不会对散热器产生腐蚀影响。为满足对散 热器总成的耐蚀质量验证和所用材质耐腐蚀性能的改进，以往采用的是人工加 速单项试验，如盐雾试验(标准为GB/T1771)，此项技术成熟、应用广泛。但目前多方面的文献及研究结果表明，单纯盐雾试验结果与实际曝露在大气中的 腐蚀结果不尽相符。
目前，很多试验仪器研发部门、铝合金材料公司及汽车公司等等，纷纷研 究并推出人工加速组合试验，例如，气候交变试验(标准为PV1200)和腐蚀交 变试验(标准为PV1210)。气候交变试验是模拟大气环境(例如，湿热海洋环 境、干热沙漠环境、寒冷低温环境)对涂层的作用，强化温度、湿度两方面因 素，评价汽车零部件外观和气密性性能变化，考核汽车用散热器失效的试验方 法。该方法是一种铝合金耐腐蚀失效的试验方法，其局限在于不能模拟铝合金 散热器实际腐蚀的情况下，遭遇的氯离子、结露和极端温度变化等载荷对散热 器失效的作用。腐蚀交变试验是模拟大气环境(例如，湿热海洋环境、干热沙 漠环境、寒冷低温环境、亚湿热酸雨环境)对散热器的作用，以盐雾试验、湿热试验交替试验的方式，评价散热器外观和气密性性能变化，考核散热器失效 的试验方法。该方法是一种汽车散热器耐腐蚀失效的试验方法，其局限在于不 能模拟散热器实际腐蚀的情况下，遭遇的外力打击、骤冷骤热等载荷对散热器 失效的作用。经过多年试验设备的开发，盐雾试验箱、湿热试验箱、气候交变 试验箱、腐蚀交变试验箱，在企业标准、耐腐蚀评价工作中应用广泛。各种试 验箱都分别对散热器耐腐蚀性给出结果，如果想得到实际曝露在大气中的腐蚀结果，需综合考虑以上检测各种项目。
综上，如能研发出一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，使其可更加全面地 模拟散热器实际腐蚀情况，并通过试验结果反映出散热器在后续使用过程中产 生腐蚀失效情况是非常有必要的，具有广泛的应用价值。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，以解决模拟 散热器实际腐蚀情况下众多载荷的交替作用，并可反映出散热器在后续使用中 腐蚀失效情况的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，包括以下步骤：
A、将铝合金散热器样品按对应试验模式放入气候候交变试验箱、腐蚀交变 试验箱或湿热试验箱中进行1个循环组合试验，重复循环组合试验6～10次；
B、散热器耐腐蚀失效的评价：评价铝合金散热器试验样品不同部位试验后 外观以及失重特征是否引起铝合金散热器质量问题，根据不同试验结果判定质 量风险等级；评价散热器腐蚀试验后气密性是否满足要求；
C、建立评价标准：
在无钎焊连接处无分离现象，散热器冷凝管部分未出现腐蚀现象的前提下， 根据铝合金散热器试验样品腐蚀面积划分所属外观锈蚀等级；根据试验前后样 品质量比划分所属失重等级，要求散热片和冷凝管平面腐蚀或槽形腐蚀引起的 失重小于10％；散热器散热片与冷凝管焊接处，根据金相显微镜观察腐蚀形态结果，要求不允许出现晶间腐蚀现象，10个循环试验后，散热器气密性良好。
进一步地，步骤A，所述试验模式包括六种，分别为气候交变试验→湿热 试验→腐蚀交变试验、气候交变试验→腐蚀交变试验→湿热试验、腐蚀交变试 验→气候交变试验→湿热试验、腐蚀交变试验→湿热试验→腐蚀交变试验、湿 热试验→气候交变试验→腐蚀交变试验以及湿热试验→腐蚀交变试验→气候交变试验。
更进一步地，1个循环组合试验中，气候交变试验的具体步骤为：高温(80℃ ±2℃，80％RH)×15.5h→(室温)×0.5h→低温(-40℃±2℃)×7.5h→(室 温)×0.5h，时间1天。
更进一步地，1个循环组合试验中，腐蚀交变试验的具体步骤为：盐雾试验 ×4h→(室温)×4h→湿热试验(高湿50℃±2℃，100％RH)×15.5h→(室 温)×0.5h，时间5天。
更进一步地，1个循环组合试验中，湿热试验的具体步骤为：(低湿35℃ ±3℃，100％RH)×120h，时间1天。
进一步地，步骤A，所述循环组合试验重复次数为10次。
进一步地，步骤C，所述外观锈蚀的等级包括Ri 0级、Ri 1级、Ri 2级、 Ri 3级、Ri4级和Ri 5级，其中，Ri 0级对应的腐蚀面积为0％，Ri 1级对应的 腐蚀面积为0.05％，Ri 2级对应的腐蚀面积为0.5％，Ri 3级对应的腐蚀面积为 1％，Ri 4级对应的腐蚀面积为8％，Ri 5级对应的腐蚀面积为40-50％。
进一步地，步骤C，所述失重等级包括LW 0级、LW 1级、LW 2级、LW 3 级、LW 4级和LW 5级，其中，LW 0级对应的质量比为0％，LW 1级对应的质 量比为0.5％，LW 2级对应的质量比为1％，LW3级对应的质量比为10％，LW 4 级对应的质量比为30％，LW 5级对应的质量比为70％。
更进一步地，所述划分失重等级时，要求散热片和冷凝管平面腐蚀或槽形 腐蚀引起的壁厚减少应不大于所测壁厚的20％。
进一步地，步骤C，所述散热器气密性满足5bar压力不漏气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明模拟散热器实际腐蚀情况下众多载荷的交替作用，通过设计一连 串的试验，使散热器尽可能多地遭受到大气环境中的破坏作用，通过一个试验 结果反映出散热器在今后使用中产生腐蚀失效的情况；
2、本发明更加全面地考虑铝合金被腐蚀的诸多环境因素，尤其考虑氯离子 腐蚀因素和日夜交替的自然现象，将盐雾试验、湿热试验，腐蚀交变试验等试 验过程按一定试验顺序组合，并循环进行，以试验周期为单位记录试验结果， 提出一种人工加速循环组合试验；
3、试验方法设计时考虑金属腐蚀各环境因素出现的次序，每一个循环的试 验，都从最不严酷的试验开始，以便在金属发生腐蚀前获得更多的信息；
4、采用标准试验设备进行试验，试验过程可控、再现性好，结果真实，试 验周期更短；
5、本发明评价方法，可以全面地模拟散热器实际腐蚀情况，并通过试验结 果反映出散热器在后续使用过程中产生腐蚀失效情况，对汽车散热器耐腐蚀失 效进行评价。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
本发明采用气候交变试验箱、腐蚀交变试验箱和湿热试验箱分别进行将气 候交变试验、腐蚀交变试验和湿热试验。
气候交变试验采用一汽标准Q/CAM-64.8气候交变试验方法，包括以下步骤： 测试样件在试验温度为80℃±2℃的气候交变试验箱中存放15.5h，接着在GB/T 9278条件下存放0.5h进行状态调整。同一样件在－40℃±2℃的气候交 变试验箱中存放7.5h，接着在GB/T 9278条件下存放0.5h进行状态调整，此为 1个气候交变试验周期。该试验目的是模拟样件在极端气候条件交替情况下适应 性研究，检验零部件在此环境条件下是否会出现钎焊连接处出现分离现象，导致零部件质量出现问题。
腐蚀交变试验采用一汽标准Q/CAM-62.2循环腐蚀交变试验方法，包括以下 步骤：按照ISO 9227人工环境中的腐蚀试验-盐雾喷射试验中的试验方法进行 4h的盐雾试验，试验，试验完成后，将试验样件在标准环境(温度23±2℃) 或室温放置4h状态调整，状态调整完毕后，按照DIN 50017气候及其技术应用凝露人工气候中的试验方法进行高湿试验(50℃±2℃，100％RH)×15.5h→ (室温)×0.5h的湿热试验，此为1个腐蚀交变试验周期。
湿热试验标准方法按照DIN 50017气候及其技术应用凝露人工气候中的试 验方法进行低湿湿热试验(低湿35℃±3℃，100％RH)，时间120h，此为1 个湿热试验周期。
本发明以铝合金散热器样品进行试验，共有六种散热器腐蚀试验的试验模 式，将试验过程按一定试验顺序组合1个循环组合试验，所述1个循环组合试 验包括一种试验模式，重复循环组合试验6～10次，六种散热器腐蚀试验的试验 模式分别如下：
1、气候交变试验→湿热试验→腐蚀交变试验→评价；
2、气候交变试验→腐蚀交变试验→湿热试验→评价；
3、腐蚀交变试验→气候交变试验→湿热试验→评价；
4、腐蚀交变试验→湿热试验→腐蚀交变试验→评价；
5、湿热试验→气候交变试验→腐蚀交变试验→评价；
6、湿热试验→腐蚀交变试验→气候交变试验→评价。
例如，所述试验模式包括：气候交变试验→腐蚀交变试验→湿热试验
散热器腐蚀试验10次循环试验的具体措施：
1个循环定义为：高温(80℃±2℃，80％RH)×15.5h→(室温)×0.5h →低温(-40℃±2℃)×7.5h→(室温)×0.5h→盐雾试验×4h→(室温)× 4h→湿热试验(高湿50℃±2℃，100％RH)×15.5h→(室温)×0.5h→湿热 试验(低湿35℃±3℃，100％RH)×120h，共7天。
其中，1个循环中，采用气候交变试验箱完成下面过程：高温(80℃±2℃， 80％RH)×15.5h→(室温)×0.5h→低温(-40℃±2℃)×7.5h→(室温) ×0.5h，时间1天。1个循环中，采用腐蚀交变试验箱完成下面过程：盐雾试验 ×4h→(室温)×4h→湿热试验(高湿50℃±2℃，100％RH)×15.5h→(室 温)×0.5h，时间5天。1个循环中，采用湿热试验箱完成湿热试验(低湿35℃ ±3℃，100％RH)×120h，时间1天。
本发明按铝合金外观失效表征、铝合金失重失效表征及散热器腐蚀试验后 气密性试验失效表征进行散热器耐腐蚀失效的评价。评价的具体方法为：
1、铝合金外观失效表征
主要评价铝合金散热器试验样品不同部位试验后外观特征是否引起铝合金 散热器质量问题，根据不同试验结果判定质量风险等级，包括无钎焊连接处无 分离现象和散热器冷凝管部分不允许出现腐蚀现象。
散热片腐蚀外观评价如下：将进行试验后的样件表面附着的盐分或浮锈用 去离子水冲洗干净，若表面锈蚀严重，水洗不掉，将样板或样件浸在20％的草 酸溶液中浸泡一段时间，再用去离子水冲洗，然后立即用清洁的压缩空气吹干， 在15min内完成对样件评价。若在15min内不能完成对样件的评价，把样件浸 于室温的去离子水中或贮存于真空袋中。根据处理后结果进行外观腐蚀评价， 如表1。
表1外观锈蚀的等级
| 等级 | 腐蚀面积％ |
| Ri 0 | 0 |
| Ri 1 | 0.05 |
| Ri 2 | 0.5 |
| Ri 3 | 1 |
| Ri 4 | 8 |
| Ri 5 | 40～50 |
2、铝合金失重失效表征
主要评价铝合金散热器试验样品不同部位试验后失重特征是否引起铝合金 散热器质量问题，根据不同试验结果判定质量风险等级。
失重评价如下：将进行试验后的散热器的散热片和冷凝器样品表面附着的 盐分或浮锈用去离子水冲洗干净，若表面锈蚀严重，水洗不掉，将样板或样件 浸在20％的草酸溶液中浸泡一段时间，再用去离子水冲洗，然后立即用清洁的 压缩空气吹干，在15min内完成对样件评价。若在15min内不能完成对样件的 评价，把样件浸于室温的去离子水中或贮存于真空袋中。根据处理后结果，与试验前样品重量比对后，进行评价，如表2。
表2失重等级
3、散热器腐蚀试验后气密性试验失效表征
散热器耐腐蚀失效特性之晶间腐蚀，晶间腐蚀是局部腐蚀的一种。沿着金 属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的 差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金 属的机械强度。而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看 不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化，不能经受敲击， 所以是一种很危险的腐蚀，对于铝合金散热器有很大的质量隐患，尤其是散热 器散热片与冷凝管焊接处，根据金相显微镜观察腐蚀形态结果，要求不允许出 现晶间腐蚀现象。
由此，散热器功能要求评价：外观腐蚀等级Ri 1，钎焊连接处无分离现象； 散热器焊接位置无腐蚀或晶间腐蚀现象；散热片和冷凝管平面腐蚀或槽形腐蚀 引起的失重小于10％，引起的壁厚减少应不大于所测壁厚的20％；10个循环试 验完成后，散热器气密性试验良好(5bar压力不漏气)。
实施例1检验6系铝合金散热器的耐腐蚀性能
(1)试验方法
气候交变试验→湿热试验→腐蚀交变试验
气候交变试验采用一汽标准Q/CAM-64.8气候交变试验方法，包括以下步骤： 测试样件在试验温度为80℃±2℃的气候交变试验箱中存放15.5h，接着在 GB/T 9278条件下存放0.5h进行状态调整。同一样件在－40℃±2℃的气候交 变试验箱中存放7.5h，接着在GB/T 9278条件下存放0.5h进行状态调整，此为 1个气候交变试验周期。
腐蚀交变试验采用一汽标准Q/CAM-62.2循环腐蚀交变试验方法，包括以下 步骤：按照ISO 9227人工环境中的腐蚀试验-盐雾喷射试验中的试验方法进行 4h的盐雾试验，试验，试验完成后，将试验样件在标准环境(温度23±2℃) 或室温放置4h状态调整，状态调整完毕后，按照DIN 50017气候及其技术应用凝露人工气候中的试验方法进行高湿试验(50℃±2℃，100％RH)×15.5h→ (室温)×0.5h的湿热试验，此为1个腐蚀交变试验周期。
湿热试验标准方法按照DIN 50017气候及其技术应用凝露人工气候中的试 验方法进行低湿湿热试验(低湿35℃±3℃，100％RH)，时间120h，此为1 个湿热试验周期。
(2)10个循环试验
1个循环为：高温(80℃±2℃，80％RH)×15.5h→(室温)×0.5h→低 温(-40℃±2℃)×7.5h→(室温)×0.5h→→湿热试验(低湿35℃±3℃， 100％RH)×120h→盐雾试验×4h→(室温)×4h→湿热试验(高湿50℃±2℃， 100％RH)×15.5h→(室温)×0.5h，共7天，10个循环共70天。
(3)10个循环试验完成后，散热器气密性试验良好(5bar压力不漏气)
表3 6系铝合金散热器外观检测结果
表4 6系铝合金散热器散热片和冷凝管失重检测结果
表5 6系铝合金散热器密封性检测结果
表6 6系铝合金散热器耐腐蚀性最终评价
实施例2检验3系铝合金散热器的耐腐蚀性能
(1)试验方法
气候交变试验→湿热试验→腐蚀交变试验
(2)10个循环试验
1个循环为：高温(80℃±2℃，80％RH)×15.5h→(室温)×0.5h→低 温(-40℃±2℃)×7.5h→(室温)×0.5h→→湿热试验(低湿35℃±3℃， 100％RH)×120h→盐雾试验×4h→(室温)×4h→湿热试验(高湿50℃±2℃， 100％RH)×15.5h→(室温)×0.5h，共7天，10个循环共70天。
(3)10个循环试验完成后，散热器气密性试验良好(5bar压力不漏气)
表7 3系铝合金散热器外观检测结果
表8 3系铝合金散热器散热片和冷凝管失重检测结果
表9 3系铝合金散热器密封性检测结果
表10 3系铝合金散热器耐腐蚀性最终评价
实施例3检验4系铝合金散热器的耐腐蚀性能
(1)试验方法
气候交变试验→湿热试验→腐蚀交变试验
(2)10个循环试验
1个循环为：高温(80℃±2℃，80％RH)×15.5h→(室温)×0.5h→低 温(-40℃±2℃)×7.5h→(室温)×0.5h→→湿热试验(低湿35℃±3℃， 100％RH)×120h→盐雾试验×4h→(室温)×4h→湿热试验(高湿50℃±2℃， 100％RH)×15.5h→(室温)×0.5h，共7天，10个循环共70天。
(3)10个循环试验完成后，散热器气密性试验良好(5bar压力不漏气)
表11 4系铝合金散热器外观检测结果
表12 4系铝合金散热器散热片和冷凝管失重检测结果
表13 4系铝合金散热器密封性检测结果
表14 4系铝合金散热器耐腐蚀性最终评价
本发明采用循环组合试验方法，一个循环的工作时间为1周，可操作性好； 特别涉及三种标准试验设备，气候交变试验箱、腐蚀交变试验箱和湿热试验箱， 试验过程可控，试验结果的重现性好；失效的评价涉及散热器内在性质变化的 表征(铝合金外观失效表征、铝合金失重失效表征)，可以随时发现问题，缩短试验周期。
本发明通过汽车散热器腐蚀试验评价方法，可以全面地模拟散热器实际腐 蚀情况，并通过试验结果反映出散热器在后续使用过程中产生腐蚀失效情况， 对散热器耐腐蚀失效进行评价。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员 会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进 行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽 然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以 上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将铝合金散热器样品按对应试验模式放入气候交变试验箱、腐蚀交变试验箱或湿热试验箱中进行1个循环组合试验，重复循环组合试验6～10次；
B、散热器耐腐蚀失效的评价：评价铝合金散热器试验样品不同部位试验后外观以及失重特征是否引起铝合金散热器质量问题，根据不同试验结果判定质量风险等级；评价散热器腐蚀试验后气密性是否满足要求；
C、建立评价标准：
在无钎焊连接处无分离现象，散热器冷凝管部分未出现腐蚀现象的前提下，根据铝合金散热器试验样品腐蚀面积划分所属外观锈蚀等级；根据试验前后样品质量比划分所属失重等级，要求散热片和冷凝管平面腐蚀或槽形腐蚀引起的失重小于10％；散热器散热片与冷凝管焊接处，根据金相显微镜观察腐蚀形态结果，要求不允许出现晶间腐蚀现象，10个循环试验后，散热器气密性良好；
步骤A，所述试验模式包括六种，分别为气候交变试验→湿热试验→腐蚀交变试验、气候交变试验→腐蚀交变试验→湿热试验、腐蚀交变试验→气候交变试验→湿热试验、腐蚀交变试验→湿热试验→腐蚀交变试验、湿热试验→气候交变试验→腐蚀交变试验以及湿热试验→腐蚀交变试验→气候交变试验；1个循环组合试验中，气候交变试验的具体步骤为：高温80℃±2℃，80％RH×15.5h→室温×0.5h→低温-40℃±2℃×7.5h→室温×0.5h，时间1天；1个循环组合试验中，腐蚀交变试验的具体步骤为：盐雾试验×4h→室温×4h→湿热试验高湿50℃±2℃，100％RH×15.5h→室温×0.5h，时间5天；1个循环组合试验中，湿热试验的具体步骤为：低湿35℃±3℃，100％RH×120h，时间1天。
2.根据权利要求1所述的一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，其特征在于：步骤A，所述循环组合试验重复次数为10次。
3.根据权利要求1所述的一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，其特征在于：步骤C，所述外观锈蚀的等级包括Ri 0级、Ri 1级、Ri 2级、Ri 3级、Ri 4级和Ri 5级，其中，Ri 0级对应的腐蚀面积为0％，Ri 1级对应的腐蚀面积为0.05％，Ri 2级对应的腐蚀面积为0.5％，Ri 3级对应的腐蚀面积为1％，Ri 4级对应的腐蚀面积为8％，Ri 5级对应的腐蚀面积为40-50％。
4.根据权利要求1所述的一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，其特征在于：步骤C，所述失重等级包括LW 0级、LW 1级、LW 2级、LW 3级、LW 4级和LW 5级，其中，LW 0级对应的质量比为0％，LW 1级对应的质量比为0.5％，LW 2级对应的质量比为1％，LW3级对应的质量比为10％，LW 4级对应的质量比为30％，LW 5级对应的质量比为70％。
5.根据权利要求4所述的一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，其特征在于：所述划分失重等级时，要求散热片和冷凝管平面腐蚀或槽形腐蚀引起的壁厚减少应不大于所测壁厚的20％。
6.根据权利要求1所述的一种汽车散热器腐蚀试验评价方法，其特征在于：步骤C，所述散热器气密性满足5bar压力不漏气。
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