黄平 余勇 范梅梅 重庆长安汽车股份有限公司
国内融雪剂对汽车零部件腐蚀影响的标准和方法处于空白，本文结合融雪剂、零件类型、防腐工艺、试验环境等因素，通过户外暴露试验和棚下试验，系统开展针对性的研究，这对于了解和掌握融雪剂对汽车零部件的腐蚀影响情况、探索研究方法、制定相关评价标准和规范有重要意义。
1 前言
融雪剂是一种能使冰雪在0℃以下融化的化学物质，能有效融化道路上的积雪，且使用快捷方便，从二十世纪五十年代开始，西方发达国家开始广泛使用融雪剂。目前融雪剂的种类繁多，按照主要化学成分的不同，可分为：氯盐类、非氯盐类、环保混合型融雪剂【1】。
其中氯盐类融雪剂是目前使用时间最长、用量最大的一类，在城市、高速公路融雪中应用广泛。氯盐类融雪剂价格低廉、资源丰富，但会对汽车、桥梁道路、基础设施等产生严重的腐蚀，造成巨大的经济财产损失，特别是对汽车底盘的腐蚀尤为明显。融雪剂在与金属接触的过程中， 由于电化学腐蚀反应， 容易使行驶的汽车底盘的金属生锈甚至形成严重的腐蚀【2】。美国有资料表明，融雪剂的平均价格为153美元/吨，而每用1吨融雪剂，会对汽车造成113美元的腐蚀损失【3】。
目前氯盐类融雪剂的使用依然普遍，从融雪效能、速度、方便快捷到成本效益的对比发现，氯盐类融雪剂仍然是难以取代的，但国内还没有任何评价融雪剂对汽车零部件腐蚀影响的标准和方法，因此如何研究融雪剂对汽车零部件的腐蚀影响成为一个必不可少的课题。
2 试验环境
试验环境为漠河极寒环境，地点选择在中国兵器工业第五九研究所漠河试验站进行试验（如表1所示）。漠河地区属于寒温带大陆性气候，位于大兴安岭北麓，黑龙江上游南岸，中国最北端，常年年平均温度-1.8℃，最低温度可达-52.3℃，是中国气温最低的县份。漠河地区从10月开始入冬，一直持续到次年5月份开始入春，整个冬天持续7个多月，冬天温度平均在零下20~40℃左右，长年积雪。
表1 试验环境
试验站 | 地理位置 | 试验场地 | 气候类型 |
漠河试验站 | N53o01′，E122o23′ | 暴露场 | 低温寒冷大气 |
中国兵器工业第五九研究所漠河试验站建于1971年，是我国唯一典型的高纬度低温环境试验站，拥有试验场6000㎡，能进行耐北方冷寒环境的相关研究，有助于了解北方极寒气候环境及其腐蚀因素。漠河长时间的低温和积雪，能有效保证汽车零部件接触积雪的时间，以及融雪剂的充分使用。
3 样件情况
3.1 样件种类
试验样件包括稳定杆、转向节、雨刮臂、制动卡钳、制动盘、发动机水管、铝合金缸盖、副车架、紧固件等汽车零部件。样件的防腐工艺涵盖了电泳漆、喷塑、镀锌和无铬锌铝涂层等传统防腐工艺，也包含了拉弗莱、石墨烯等先进的绿色环保防腐工艺，但每种试验样件的防腐蚀工艺所使用的化学原材料品牌均不相同。通过该试验充分验证各种防腐工艺状态下，融雪剂对汽车零部件的腐蚀影响。
表2 漠河站融雪剂部分试验样件清单
序号 | 零部件名称 | 防腐工艺 | 数量 |
1 | 稳定杆 | 电泳漆 | 3 |
2 | 转向节 | 电泳漆 | 3 |
3 | 制动卡钳 | 镀锌三价铬钝化 | 3 |
4 | 紧固件 | 拉弗莱 | 3 |
5 | 制动盘 | 无铬锌铝涂层 | 3 |
6 | 制动盘 | 无铬锌铝涂层 | 3 |
7 | 制动盘 | 石墨烯 | 3 |
8 | 制动盘 | 富锌涂料 | 3 |
9 | 铝合金缸盖 | 三价铬钝化 | 3 |
10 | 副车架 | 电泳漆 | 3 |
3.2 投样方式
根据汽车零部件的实际使用环境，试验样件进行户外暴露试验和棚下试验。
3.2.1 户外暴露试验
制动盘、卡钳、雨刮等零部件暴露在外面，经常受到日晒、雨雪的影响，故进行户外暴露试验。根据漠河站的地理位置，样件摆放进行了一定的倾斜，采用导线和塑料垫片将样件固定于试验架上（避免与试验架直接接触），摆放角度为接受日光最充分的角度（如图1所示）。
图1 户外暴露试验
3.2.2 棚下试验
铝合金缸盖、发动机水管等零部件未直接暴露在外，偶尔会接触到雨雪，故进行棚下试验。将样件水平放置于距离地面约20cm的四个支柱上（如图2（a）右下所示），同时利用支架或支撑杆，用导线将发动机水管、铝合金缸盖等悬挂于距离地面约40cm处（悬挂于副车架的中间部位，如图2（a）左所示）。完成样品放置后，将包装木箱反扣在支架或支撑杆上，要求包装木箱顶部距离地面约70cm（如图2（b）所示）。采用2m×2m的防雨篷布进行遮盖（篷布下端距离地面高度约20cm，与副车架放置高度相当），并将篷布底部固定以防滑落。
图2 棚下试验
各样件之间不能相互接触，以保证样件的腐蚀情况不受其他零部件的影响。
4 融雪剂使用
4.1 融雪剂制备
本方法采用氯化钠融雪剂，为使融雪剂均匀地洒在样件表面的积雪上，提高融雪效率和减少热冲击对样件的损害【4】，试验采用喷洒融雪剂饱和溶液的方式，其浓度为室内温度（20℃）下的饱和溶液。
4.2 融雪剂用量
融雪剂每个月喷洒一次，样件表面喷洒量为50mL/dm2。
4.3 喷洒方式
将融雪剂饱和溶液（20℃）以雾状形式进行喷洒，喷壶往返、缓慢、匀速移动，使溶液均匀地喷洒在样件表面，使样件表面积雪均匀润湿（图3(a)）。
图3 融雪剂饱和溶液喷洒方式
所有零部件样件，2号、3号平行样喷洒融雪剂，1号平行样不喷融雪剂；副车架B号平行样喷融雪剂，A号平行样不喷融雪剂；紧固件、铝合金缸盖、发动机管件等不喷融雪剂（图3(b)）。
5 观察和记录
（1）每个月的25日喷洒融雪剂；
（2）每个月的24日观察样件情况，拍照、记录锈蚀情况；
（3）直到积雪开始融化后，停止融雪剂试验，记录试验时间。
6 结果与讨论
6.1 锈蚀情况
表3给出了漠河站投试样品自然暴露12个月的外观检测结果（检测依据GB/T 1766-2008）。
表3 漠河站融雪剂试验样件外观变化
试验编号 | 样品名称 | 外观变化情况 | ||
1个月 | 6个月 | 12个月 | ||
W1-1～3 | 稳定杆 | 无明显变化 | 无明显变化 | 产生较严重的老化现象 |
W2-1～3 | 转向节 | 无明显变化 | 边缘有轻微锈点 | 有少量锈点 ，产生较严重的老化现象 |
W3-1～3 | 制动卡钳 | 无明显变化 | 无明显变化 | 无明显变化 |
W4-1～3 | 紧固件 | 无明显变化 | 无明显变化 | 无明显变化 |
W5-1～3 | 制动盘 | 内圆盘刻字部分轻微生锈，外圆盘无明显变化 | 内圆盘刻字部分严重生锈，外圆盘无明显变化 | 内圆盘刻字部分完全锈蚀，且锈蚀严重，外圆盘边缘锈蚀严重，老化明显 |
W6-1～3 | 制动盘 | 内圆盘生锈，外圆盘无明显变化 | 内圆盘严重生锈，外圆盘无明显变化 | 内圆盘完全锈蚀，且锈蚀加重，外圆盘产生大量锈点 |
W7-1～3 | 制动盘 | 外圆盘无明显变化，内圆盘刻字部分严重生锈 | 外圆盘边缘轻微锈点，内圆盘严重生锈 | 内圆盘完全锈蚀，且锈蚀加重，外圆盘无明显变化 |
W8-1～3 | 制动盘 | 外圆盘边缘轻微生锈 | 外圆盘边缘严重生锈，轻微剥落和起泡 | 内外圆盘完全锈蚀，且锈蚀、老化严重 |
W9-1～3 | 铝合金缸盖 | 无明显变化 | 无明显变化 | 无明显变化 |
W10-1～3 | 副车架 | 无明显变化 | 无明显变化 | 无明显变化 |
图4 给出了四种制动盘样件自然暴露12个月后的外观变化情况照片。
图4 制动盘暴露12个月的样品照片
从表3和图4可以看出，漠河站暴露的试验样品，稳定杆和转向节老化严重，制动盘则锈蚀严重，其余试验样品在漠河站暴露12个月后均未产生明显的腐蚀现象。
（1）W3制动卡钳、W4紧固件试验前后未产生明显锈蚀，漠河站10月份以后已经开始下雪，由于沉降于样件表面的积雪深厚并且一定时间内难以消融，一定程度上对样件起到了隔离防护作用，所以样件表面的腐蚀变化不明显。
（2）W9铝合金缸盖、W10副车架试验前后未产生明显锈蚀，由于棚下试验样件未直接接触雨雪、日晒，与其试验环境有关。
（3）W1稳定杆、W2转向节产生较严重的老化现象，与其采用的电泳漆表面处理工艺耐老化性能较差有关。
（4）W6和W7制动盘，由于内圆盘未做任何防护，在暴露6个月时已出现严重锈蚀；W5和W8制动盘产生明显的锈蚀和老化现象，其中W8制动盘锈蚀极为严重，与其使用的防腐工艺和化学原材料品牌不同有关。
6.2 融雪剂效果
表4给出了漠河站未喷融雪剂和喷融雪剂试验样件自然暴露12个月的外观变化情况。
表4 漠河站未喷融雪剂和喷融雪剂试验样件外观变化
试验编号 | 样品名称 | 未喷融雪剂 | 喷融雪剂 |
W1 | 稳定杆 | 产生较严重的老化现象 | 产生较严重的老化现象 |
W2 | 转向节 | 有少量锈点 ，产生较严重的老化现象 | 有少量锈点 ，产生较严重的老化现象 |
W3 | 制动卡钳 | 无明显变化 | 无明显变化 |
W4 | 紧固件 | 无明显变化 | 无明显变化 |
W5 | 制动盘 | 内圆盘刻字部分轻微锈蚀，外圆盘无明显变化 | 内圆盘刻字部分完全锈蚀，且锈蚀严重，外圆盘边缘锈蚀严重，老化明显 |
W6 | 制动盘 | 内圆盘完全锈蚀且锈蚀严重，外圆盘产生大量锈点 | 内圆盘完全锈蚀且锈蚀严重，外圆盘产生大量锈点 |
W7 | 制动盘 | 内圆盘完全锈蚀且锈蚀严重，外圆盘无明显变化 | 内圆盘完全锈蚀且锈蚀严重，外圆盘无明显变化 |
W8 | 制动盘 | 内圆盘刻字部分较严重锈蚀，外圆盘较严重锈蚀，并产生轻微老化 | 内外圆盘完全锈蚀，且锈蚀、老化严重化 |
W9 | 铝合金缸盖 | 无明显变化 | 无明显变化 |
W10 | 副车架 | 无明显变化 | 无明显变化 |
图5给出了部分试验样件未喷融雪剂和喷融雪剂两种状态自然暴露12个月的对比照片。
图5 漠河站部分未喷融雪剂和喷融雪剂的试验样件（右为喷融雪剂）
从表4和图5可以看出，零件种类不同、防腐工艺不同、化学原材料品牌不同，喷融雪剂产生的影响也不同。
（1）W1稳定杆、W2转向节、W10副车架采用电泳漆防腐工艺，W3制动卡钳、W9铝合金缸盖采用镀锌防腐工艺，W4紧固件采用拉弗莱防腐工艺，W7制动盘采用石墨烯防腐工艺，虽然各样件产生了不同程度的锈蚀或老化现象，但未喷融雪剂与喷融雪剂状态下，样件的外观变化情况基本一致，无明显差异。分析认为，一方面，试验样件产生的锈蚀或老化，与采用的防腐工艺本身的防腐性能高低有关，但与喷融雪剂无关。另一方面，电泳漆、镀锌、拉弗莱和石墨烯这几种防腐工艺的抗融雪剂性能较好。
（2）W5制动盘采用无铬锌铝涂层防腐工艺，喷融雪剂比未喷融雪剂的样件产生更严重的锈蚀和老化。W6制动盘也采用无铬锌铝涂层防腐工艺，但未喷融雪剂与喷融雪剂状态下，均为内圆盘完全锈蚀且锈蚀严重、外圆盘产生大量锈点，腐蚀情况无明显差异。分析认为，采用不同品牌化学原材料的无铬锌铝涂层防腐工艺的抗融雪剂性能存在明显差异。
（3）W8制动盘采用富锌涂料防腐工艺，喷融雪剂比未喷融雪剂的样件产生严重得多的锈蚀和老化。分析认为，一方面，融雪剂加速了样品表面的积雪融化，导致样品表面水分和湿度增加；另一方面，富锌涂料防腐工艺的抗融雪剂性能较差。
7 结语
本试验方法的优点在于采用典型户外试验，模拟了汽车零部件的实际使用环境，并进行了长达一年时间的试验，探索出了不同防腐工艺、不同品牌原材料抗融雪剂腐蚀和老化的规律，并进行了定性分析。不足之处在于没有进行定量试验和分析，且漠河为极寒环境（极端条件），没有在北方一般寒冷地区进行相关试验，这些将是今后进一步试验研究的方向。
随着国家新《三包法规》的发布，消费者对汽车外观越来越重视，要求也越来越苛刻，这无形中对汽车零部件的防腐性能提出了更严格的挑战。目前，国内在研究融雪剂对汽车的腐蚀影响方面尚处于空白，此次研究是第一次结合融雪剂、零件类型、防腐工艺、试验环境等因素，系统地开展有针对性的研究，这对于了解和掌握融雪剂对汽车零部件的腐蚀影响情况、探索研究方法、制定相关评价标准和规范有重要意义。
参考文献
[1] 刘楠.公路用融雪剂应用研究现状与发展趋势[J]. 北方交通,2012(1).
[2] 祝侃，谢晓军，张铁军.融雪剂对交通基础设施以及生态环境的影响评价[J]. 交通工程与安全,2010(212).
[3] 洪乃丰.氯盐类融雪剂的腐蚀危害与实验方法的讨论[J]. 工业建筑,2006(36-10).
[4] 傅沛兴.北京地区融雪剂问题与防钢筋锈蚀措施[J]. 全国混凝土工程结构与混凝土新技术新材料交流会论文集,2002.
(0)
