一、標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)信息項(xiàng)目?jī)?nèi)容標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GB/T 40340-2021中文名稱復(fù)合材料與金屬組合件 碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料膠接或緊固件連接結(jié)構(gòu)人工環(huán)境下的電偶腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)英文名稱Composites and metal assemblies—Galvanic corrosion tests ofcarbon fibre reinforced plastics (CFRPs) related bonded or fastenedstructures in artificial atmospheres—Salt spray tests發(fā)布日期2021-08-20實(shí)施日期2022-03-01標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)現(xiàn)行有效采標(biāo)情況等同采用 ISO 21746:2019ICS分類號(hào)59.100.20(碳纖維材料)CCS分類號(hào)Q23(纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)歸口單位全國(guó)碳纖維標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 572)主管部門國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委起草單位南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司、中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司、安徽佳力奇先進(jìn)復(fù)合材料科技股份公司、上海飛機(jī)制造有限公司、中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司、常州達(dá)姆斯檢測(cè)技術(shù)有限公司等 -1-6主要起草人趙洪寶、孟憲明、唐宇、馬丹、路強(qiáng)、王冠輝、張路、韓風(fēng)等 -1適用范圍本文件規(guī)定了中性鹽霧(NSS)、乙酸鹽霧(AASS)和銅加速乙酸鹽霧(CASS)試驗(yàn)使用的設(shè)備、試劑和方法,用于評(píng)估在伴有暫時(shí)或臨時(shí)絕緣電流的情況下,碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料(CFRPs)與金屬材料之間的接頭和膠接結(jié)構(gòu)處的電偶腐蝕耐受性 -2-7
二、檢測(cè)服務(wù)簡(jiǎn)介
化學(xué)工業(yè)合成材料老化質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心是獲得CMA/CNAS雙資質(zhì)認(rèn)證的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。本中心依據(jù)GB/T40340-2021《復(fù)合材料與金屬組合件 碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料膠接或緊固件連接結(jié)構(gòu)人工環(huán)境下的電偶腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),提供碳纖維復(fù)合材料(CFRP)與金屬材料連接結(jié)構(gòu)的電偶腐蝕性能檢測(cè)服務(wù),出具全國(guó)認(rèn)可的檢測(cè)報(bào)告。
電偶腐蝕是指當(dāng)兩種不同電位的金屬(或?qū)щ姀?fù)合材料)在電解質(zhì)溶液中接觸時(shí),由于電位差產(chǎn)生的電流加速了較活潑金屬的腐蝕現(xiàn)象。碳纖維復(fù)合材料具有導(dǎo)電性,與金屬材料(如鋁合金、鋼等)連接時(shí),在鹽霧等腐蝕環(huán)境下可能發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降,嚴(yán)重影響航空航天、汽車輕量化、海洋工程等領(lǐng)域結(jié)構(gòu)件的安全性和使用壽命 -2。
適用產(chǎn)品典型應(yīng)用CFRP與金屬連接結(jié)構(gòu)航空航天結(jié)構(gòu)件(機(jī)翼、機(jī)身連接)、汽車輕量化部件(車身、底盤)、軌道交通結(jié)構(gòu)件膠接結(jié)構(gòu)復(fù)合材料與金屬粘接接頭、結(jié)構(gòu)膠接件緊固件連接結(jié)構(gòu)螺栓連接、鉚接、螺釘固定的CFRP/金屬組合件海洋工程裝備船舶結(jié)構(gòu)、海上平臺(tái)、海洋風(fēng)電設(shè)備新能源汽車電池包殼體、車身結(jié)構(gòu)件、底盤部件
三、三種鹽霧試驗(yàn)方法
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三種鹽霧試驗(yàn)方法,可根據(jù)材料組合和服役環(huán)境選擇適用方法 -4:
試驗(yàn)方法名稱鹽霧溶液pH范圍試驗(yàn)溫度適用場(chǎng)景NSS中性鹽霧試驗(yàn)50g/L NaCl6.5~7.235℃±2℃常規(guī)海洋環(huán)境模擬AASS乙酸鹽霧試驗(yàn)50g/L NaCl + 冰乙酸3.1~3.335℃±2℃加速腐蝕試驗(yàn),酸性環(huán)境模擬CASS銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)50g/L NaCl + 0.26g/L CuCl? + 冰乙酸3.1~3.350℃±2℃強(qiáng)加速腐蝕試驗(yàn),高嚴(yán)酷度評(píng)價(jià)
試驗(yàn)原理:將CFRP與金屬組合件置于鹽霧試驗(yàn)箱中,在規(guī)定溫度、濕度、鹽霧濃度條件下暴露一定周期,模擬海洋或工業(yè)大氣環(huán)境對(duì)連接結(jié)構(gòu)的腐蝕作用。通過(guò)試驗(yàn)前后試樣的外觀變化、質(zhì)量損失、腐蝕產(chǎn)物分析及力學(xué)性能變化,評(píng)估電偶腐蝕耐受性 -2。
四、核心技術(shù)參數(shù)4.1 試驗(yàn)設(shè)備要求設(shè)備名稱技術(shù)要求依據(jù)鹽霧試驗(yàn)箱容積≥0.4m3,內(nèi)壁及所有接觸部件耐腐蝕GB/T 40340 -4噴霧裝置由空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐和噴霧器組成,產(chǎn)生均勻鹽霧GB/T 40340控溫加熱器溫度控制精度±2℃GB/T 40340收集器直徑100mm漏斗,用于收集鹽霧溶液測(cè)量沉降率GB/T 40340 -4
4.2 試驗(yàn)溶液配制要求項(xiàng)目NSSAASSCASS依據(jù)氯化鈉濃度50g/L ± 5g/L50g/L ± 5g/L50g/L ± 5g/L-4氯化銅濃度——0.26g/L-4pH調(diào)節(jié)劑NaHCO?或HCl冰乙酸冰乙酸-4pH范圍6.5~7.23.1~3.33.1~3.3-4溶劑要求電導(dǎo)率≤20μS/cm的去離子水電導(dǎo)率≤20μS/cm的去離子水電導(dǎo)率≤20μS/cm的去離子水-4
4.3 試驗(yàn)參數(shù)檢測(cè)項(xiàng)目NSSAASSCASS本中心實(shí)測(cè)能力試驗(yàn)溫度35℃ ± 2℃35℃ ± 2℃50℃ ± 2℃jingque控制鹽霧沉降率1.5mL/h ± 0.5mL/h1.5mL/h ± 0.5mL/h1.5mL/h ± 0.5mL/h自動(dòng)監(jiān)測(cè) -4Zui小試驗(yàn)時(shí)間48h24h24h可自定義 -4試樣放置角度與垂直方向成20°±5°與垂直方向成20°±5°與垂直方向成20°±5°jingque控制 -4參比試樣質(zhì)量損失鋼:70±20g/m2鋼:45±15g/m2鋼:40±10g/m2參比驗(yàn)證 -4檢測(cè)周期———7-15個(gè)工作日(根據(jù)試驗(yàn)周期調(diào)整)
主要檢測(cè)設(shè)備:
鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱(符合GB/T 40340標(biāo)準(zhǔn)要求)
精密溫濕度控制系統(tǒng)
電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)(電位差、電流密度測(cè)量)-2
wanneng材料試驗(yàn)機(jī)(連接結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測(cè)試)
高精度電子天平(質(zhì)量損失測(cè)量,精度0.1mg)
金相顯微鏡/掃描電鏡(腐蝕形貌觀察)
五、試驗(yàn)步驟步驟操作內(nèi)容關(guān)鍵參數(shù)依據(jù)1. 試樣制備金屬試樣(鋼/鋁)切割至150mm×70mm×1mm,表面粗糙度Ra=0.8μm±0.3μm;CFRP試樣按附錄E制備,膠接/緊固區(qū)域暴露有機(jī)溶劑清洗,稱重精度±1mg-42. 設(shè)備校準(zhǔn)檢查鹽霧箱功能,確保噴霧裝置、加熱器、收集器正常容積≥0.4m3-43. 溶液配制按NSS/AASS/CASS要求配制鹽霧溶液過(guò)濾后使用,pH值符合要求-44. 試樣安裝將組合件試樣放置于試樣架上,與垂直方向成20°±5°避免噴霧直射-45. 鹽霧暴露連續(xù)噴霧至規(guī)定時(shí)間每24h檢查收集器溶液濃度及pH值-46. 后處理金屬試樣按ISO 8407清除腐蝕產(chǎn)物,稱重計(jì)算質(zhì)量損失;有機(jī)涂層試樣按11.3條款清洗評(píng)級(jí)腐蝕產(chǎn)物清除后立即干燥-47. 結(jié)果評(píng)價(jià)外觀檢查、質(zhì)量損失計(jì)算、電化學(xué)測(cè)試、力學(xué)性能測(cè)試參比試樣驗(yàn)證系統(tǒng)有效性-2
電偶腐蝕評(píng)價(jià)指標(biāo):
外觀評(píng)價(jià):腐蝕斑點(diǎn)、裂紋、剝落、變色程度
質(zhì)量損失:?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量損失(g/m2)
電化學(xué)參數(shù):電位差、腐蝕電流密度 -2
力學(xué)性能變化:連接強(qiáng)度保持率、剪切強(qiáng)度 -2
六、引用標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱用途ISO 21746:2019復(fù)合材料與金屬組合件 碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料膠接或緊固件連接結(jié)構(gòu)人工環(huán)境下的電偶腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)采標(biāo)來(lái)源 -1-3GB/T 9271色漆和清漆 標(biāo)準(zhǔn)試板有機(jī)涂層試樣制備依據(jù)GB/T 10123金屬和合金的腐蝕 基本術(shù)語(yǔ)和定義術(shù)語(yǔ)定義依據(jù)GB/T 16545金屬和合金的腐蝕 腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除腐蝕產(chǎn)物清除方法 -8GB/T 30786色漆和清漆 腐蝕試驗(yàn)用金屬板涂層劃痕標(biāo)記導(dǎo)則劃痕試樣制備依據(jù)ISO 8407金屬和合金的腐蝕 腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除國(guó)際腐蝕產(chǎn)物清除方法 -8
七、應(yīng)用領(lǐng)域
碳纖維復(fù)合材料與金屬連接結(jié)構(gòu)電偶腐蝕檢測(cè)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域:
應(yīng)用領(lǐng)域檢測(cè)目的典型產(chǎn)品航空航天評(píng)估飛機(jī)、衛(wèi)星結(jié)構(gòu)中CFRP與金屬連接件的電偶腐蝕風(fēng)險(xiǎn)機(jī)翼蒙皮與鋁合金骨架連接、機(jī)身壁板、復(fù)合材料機(jī)身與金屬部件搭接 -2汽車輕量化驗(yàn)證CFRP車身與金屬底盤連接部位的耐腐蝕性能碳纖維車身與鋼/鋁底盤連接件、電池包殼體、車門結(jié)構(gòu) -2海洋工程保證海上平臺(tái)、船舶結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料與金屬連接的可靠性船舶上層建筑、海洋平臺(tái)甲板、海上風(fēng)電塔筒連接 -2軌道交通評(píng)估高鐵、地鐵車輛CFRP與金屬連接件的長(zhǎng)期耐久性車體結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)向架部件、內(nèi)飾連接件新能源汽車控制電池包、電機(jī)控制器等高壓部件連接的安全性電池包殼體、高壓接插件、電機(jī)控制器外殼產(chǎn)品認(rèn)證滿足航空、汽車等行業(yè)對(duì)CFRP/金屬連接結(jié)構(gòu)的認(rèn)證要求飛機(jī)部件認(rèn)證、汽車零部件認(rèn)證
八、常見(jiàn)問(wèn)題解答Q1:為什么CFRP與金屬連接時(shí)會(huì)發(fā)生電偶腐蝕?
A:碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)具有導(dǎo)電性,其電極電位通常比鋁合金、鋼等常用金屬材料更“貴”(更惰性)。當(dāng)CFRP與金屬材料在電解質(zhì)溶液(如鹽霧)中接觸時(shí),金屬成為陽(yáng)極發(fā)生溶解,形成電偶對(duì),加速金屬腐蝕。這種腐蝕效應(yīng)在航空航天、汽車輕量化等領(lǐng)域是必須重點(diǎn)關(guān)注的安全問(wèn)題 -2。
Q2:本標(biāo)準(zhǔn)與普通鹽霧試驗(yàn)(如GB/T 10125)有什么區(qū)別?
A:普通鹽霧試驗(yàn)主要評(píng)價(jià)單一金屬材料的耐腐蝕性能;而GB/T40340-2021專門針對(duì)CFRP與金屬組合件,評(píng)估兩種不同材料連接后的電偶腐蝕行為。標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)樣品必須包含CFRP和金屬的膠接或緊固件連接結(jié)構(gòu),并規(guī)定了電偶電流、電位差等電化學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo) -2-4。
Q3:如何選擇合適的試驗(yàn)方法(NSS/AASS/CASS)?
A:
NSS(中性鹽霧):適用于常規(guī)海洋環(huán)境模擬,評(píng)價(jià)材料的基本耐腐蝕性能
AASS(乙酸鹽霧):適用于加速腐蝕試驗(yàn),酸性環(huán)境可提高腐蝕速率
CASS(銅加速乙酸鹽霧):適用于高嚴(yán)酷度評(píng)價(jià),銅離子進(jìn)一步加速腐蝕,常用于高強(qiáng)鋁合金與CFRP連接的評(píng)價(jià) -4
選擇依據(jù):可根據(jù)產(chǎn)品服役環(huán)境的嚴(yán)酷程度和客戶標(biāo)準(zhǔn)要求確定。
Q4:試驗(yàn)后如何評(píng)價(jià)試樣的電偶腐蝕程度?
A:評(píng)價(jià)方法包括:
外觀檢查:腐蝕斑點(diǎn)、裂紋、剝落、變色程度
質(zhì)量損失:清除腐蝕產(chǎn)物后稱重,計(jì)算單位面積質(zhì)量損失 -4
電化學(xué)測(cè)試:測(cè)量電偶電流密度、電位差變化 -2
力學(xué)性能測(cè)試:連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度保持率、剪切強(qiáng)度變化 -2
腐蝕形貌觀察:金相顯微鏡、掃描電鏡分析腐蝕深度和形貌
Q5:如何驗(yàn)證鹽霧試驗(yàn)箱是否處于正常工作狀態(tài)?
A:標(biāo)準(zhǔn)要求使用參比試樣進(jìn)行驗(yàn)證。例如NSS試驗(yàn)使用鋼參比試樣,要求質(zhì)量損失在70±20g/m2范圍內(nèi);AASS試驗(yàn)鋼參比試樣要求45±15g/m2;CASS試驗(yàn)鋼參比試樣要求40±10g/m2 -4。若參比試樣結(jié)果超出范圍,需檢查設(shè)備狀態(tài)并重新校準(zhǔn)。
九、為什么選擇我們?
資質(zhì):CMA/CNAS雙資質(zhì)認(rèn)可,檢測(cè)報(bào)告,可用于航空航天、汽車等行業(yè)認(rèn)證、項(xiàng)目招投標(biāo)、質(zhì)量仲裁
設(shè)備先進(jìn):配備符合GB/T40340/ISO 21746標(biāo)準(zhǔn)要求的鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱,具備:
jingque溫濕度控制系統(tǒng)(NSS/AASS:35℃±2℃;CASS:50℃±2℃)
三種鹽霧模式(NSS/AASS/CASS)可選
自動(dòng)鹽霧沉降率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)(電位差、電流密度測(cè)量)
專業(yè)團(tuán)隊(duì):長(zhǎng)期從事碳纖維復(fù)合材料與金屬連接結(jié)構(gòu)性能測(cè)試研究,熟悉各類航空航天、汽車輕量化材料組合的電偶腐蝕特性
標(biāo)準(zhǔn)理解:深刻理解GB/T40340-2021與ISO 21746:2019的等同關(guān)系,測(cè)試結(jié)果國(guó)際互認(rèn) -1-3
全面服務(wù):可提供外觀檢查、質(zhì)量損失測(cè)量、電化學(xué)測(cè)試、力學(xué)性能測(cè)試、腐蝕形貌分析等全套評(píng)價(jià)服務(wù) -2
過(guò)程控制:嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溶液配制、溫濕度控制、沉降率監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理,確保結(jié)果準(zhǔn)確可靠
多等級(jí)測(cè)試:可提供NSS、AASS、CASS三種嚴(yán)酷等級(jí)的測(cè)試服務(wù),滿足不同應(yīng)用需求 -4
配套服務(wù):可同時(shí)提供力學(xué)性能測(cè)試、電化學(xué)測(cè)試、腐蝕產(chǎn)物分析等配套檢測(cè)服務(wù)
合規(guī)保證:嚴(yán)格執(zhí)行2022年3月1日實(shí)施的Zui新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求
十、送樣要求項(xiàng)目要求樣品類型CFRP與金屬組合件(膠接結(jié)構(gòu)/緊固件連接結(jié)構(gòu))金屬材料鋁合金、鋼、鈦合金等CFRP材料碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料樣品尺寸金屬試樣:150mm×70mm×1mm;CFRP試樣尺寸參照附錄E -4樣品數(shù)量每組至少3個(gè)有效試樣,建議提供5-6個(gè)樣品狀態(tài)表面清潔、無(wú)污染、無(wú)損傷材料信息提供CFRP材料類型、金屬材料牌號(hào)、連接方式(膠接/緊固)、生產(chǎn)日期試驗(yàn)要求明確所需試驗(yàn)方法(NSS/AASS/CASS)、試驗(yàn)時(shí)間檢測(cè)周期7-15個(gè)工作日(根據(jù)試驗(yàn)周期調(diào)整)
十一、聯(lián)系方式
化學(xué)工業(yè)合成材料老化質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心
如需咨詢或送檢,歡迎聯(lián)系本中心技術(shù)團(tuán)隊(duì)。我們將根據(jù)您的材料特性和應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)專業(yè)的CFRP/金屬組合件電偶腐蝕測(cè)試方案。
溫馨提示:GB/T40340-2021于2021年8月20日發(fā)布,2022年3月1日起正式實(shí)施,等同采用ISO21746:2019,是目前碳纖維復(fù)合材料與金屬連接結(jié)構(gòu)電偶腐蝕性能測(cè)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。電偶腐蝕是CFRP與金屬組合件在航空航天、汽車輕量化、海洋工程等領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)必須重點(diǎn)關(guān)注的安全問(wèn)題,歡迎來(lái)電咨詢!