新能源电驱系统标准解读与拓展：盐雾腐蚀(一)

如题所述

第1个回答 2020-08-07

导语：文章封面是一辆锈迹斑斑的报废汽车，电动汽车在产业化中也面临着同样的问题，那么究竟采取什么设计措施，以保证车辆在使用寿命期内不发生锈蚀？又如何设计加速试验等效其寿命耐久，从而验证耐锈蚀性能？本文聚焦电动汽车环境可靠性的"大山"之一：盐雾腐蚀，从失效机理、标准与应用设备角度，阐述其与整车寿命的等效关系，及其验证方法。

本文按照如下逻辑进行归纳总结：

1. 为什么要做盐雾腐蚀？

2. 盐雾腐蚀的失效机理是什么？

3. 整车不同布置区域部件盐雾严苛等级的划分

4. 如何做盐雾腐蚀？参考标准有哪些？

5. 展望

1. 为什么要做盐雾腐蚀？

任何产品都会有产品设计和质保寿命要求，如XX年XX万公里。在使用寿命期内，产品暴露在天然环境会承受来自各方面的气候负荷的影响：大气中的氧气、湿度和温度变化、污染物等，具体而言，如冬季除冰剂的喷洒，又如近海地区含盐大气侵蚀或者含盐与干燥大气交替侵蚀现象，这些应用场景均反映了盐雾腐蚀的必要性。

2. 盐雾腐蚀的失效机理是什么？

金属零件材料做盐雾腐蚀较为常见，其盐雾腐蚀的机理是电化学腐蚀，而非金属材料的劣化来自于盐与材料的综合化学反应。无论是金属材料或非金属材料，氯离子的扩散作用是致使其性能衰退的主要原因。同时，腐蚀速率主要取决于：含氧盐溶液的量、试样温度、环境温度和湿度。

3. 整车不同布置区域部件盐雾严苛等级的划分

下图是根据部件在整车不同的布置区域，而定义的盐雾腐蚀严苛等级，数字越大则严苛等级越高，同一布置区域又可分为外露、包裹、遮挡，以进一步分级。

新能源电驱动系统属于1区的遮挡部件，其中对钢、铝、密封件的腐蚀可以参考如下：

4. 如何做盐雾腐蚀？参考标准有哪些？

在天然暴露环境下对某产品样品进行盐雾腐蚀，腐蚀时间可能需要一年甚至数年，如何设计试验，通过数天或者数小时的试验得到等效的腐蚀结果？

这里引入一神物：人造腐蚀气体，相对应的加速试验国际标准为《Corrosion tests in artificial atmospheres-ISO9227》，对应国标为《GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验》。

在该标准中介绍了三种人造腐蚀环境：中性盐雾试验(NSS)，乙酸盐雾试验(AASS)，铜加速乙酸盐雾试验(CASS)，三者对比可参见下图：

针对传统车，动力总成常采用NSS作为考核其金属或合金覆盖物的耐腐蚀性能，《GB-T 10125人造气氛腐蚀试验盐雾试验》被默认为动力总成盐雾试验方法。那么试验时长是如何等效的呢?

如前所述，金属部件盐雾腐蚀机理是电化学的腐蚀，这是一个跨学科的复杂问题，这里直接引用前辈们的结论：中性气氛中1小时等效自然环境10~100h，由此可以计算至自然环境年数上，同时，三种人造气体腐蚀速度对比关系如下：

AASS=3*NSS

CASS=8*NSS

针对电动汽车动力总成系统，常规标准有针对减速器的《QC/T 1022 纯电动乘用车用减速器总成技术条件》，和针对电机电控的《GB/T 18488.1》和《GB/T 18488.2》。这些标准可以满足电动汽车使用寿命需求吗？我们先来看看原文表述：

? QC/T 1022：

? GB/T 18488：

通过开篇对于盐雾腐蚀应用场景的描述，以及上述关于加速时间的前辈结论可知：显然，无论是QC/T 1022或者GB/T 18488，都不足以表征整车的寿命期限内盐雾考核要求。

因此，就有了《ISO 16750-4：Road vehicles — Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment —Part 4: Climatic loads》的故事，从腐蚀、渗透和功能两部分，对部件耐腐蚀性进行规范，具体内容不展开，自己动手、印象深刻、丰衣足食~ （那么， ISO 16750就满足整车耐腐蚀要求了吗 ?展望中解释 )

5. 展望

1. 无论是金属材料的电化学腐蚀，还是非金属材料的综合化学反应引起的劣化现象，尚未有清晰的理论研究，用以支持且验证盐雾试验与整车使用寿命期限的关系。

2.随着电动汽车动力总成电气化程度的提高，不再建议继续沿用早期的持续喷淋方法，建议采用交变盐雾试验方法。具体而言，是采用中性盐雾试验加恒定湿热，同时增加标准大气下贮存环节，循环一定次数，以有效复现且等效自然环境效应。

3. 因篇幅和时间限制，本文主要阐述盐雾腐蚀的逻辑，后续或会专题对盐雾试验方案进行对比，阐述实验目的、试验执行、试验后检查等方面的不同。

最后，还是那句话，若是文章中观点对你产生启发或有疑问的地方，欢迎留言~

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