新能源电驱系统标准解读与拓展:盐雾腐蚀(一)

2020-07-09 23:34:59·  来源:臭皮匠试验室  
 
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
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:

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