北京奔馳研發(fā)實(shí)驗(yàn)室腐蝕檢測能力建設(shè) 和運(yùn)行探索

來振華，宋偉偉

（北京奔馳汽車有限公司，北京 100176）

在汽車生產(chǎn)制造中，涂裝對其外觀和防腐性能至關(guān)重要，汽車涂料中的電泳涂層對車身的耐腐蝕性能起著關(guān)鍵作用，色漆和清漆對涂層外觀、耐光老化、光澤和顏色等方面具有重要作用，也是評(píng)價(jià)汽車質(zhì)量的直觀指標(biāo)[1]。北京奔馳作為先進(jìn)的世界級(jí)豪華汽車制造企業(yè)，對汽車生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制尤為重視[2]，根據(jù)戴姆勒的質(zhì)量考核要求，定期從噴漆車間抽樣進(jìn)行全面腐蝕檢測是監(jiān)控涂層質(zhì)量的重要手段。同時(shí)，由公司采購部和戴姆勒中國主導(dǎo)的國產(chǎn)化供應(yīng)商腐蝕考核放行，通過耐腐蝕性能測試評(píng)價(jià)零部件的質(zhì)量穩(wěn)定性。

在北京奔馳本土化腐蝕檢測能力建設(shè)之前，涂層腐蝕檢測項(xiàng)目均在戴姆勒德國實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，相關(guān)測試工作反饋響應(yīng)并不及時(shí)，溝通效率低，每年產(chǎn)生較多的測試和運(yùn)輸費(fèi)用。研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室相關(guān)部門通過整合資源，致力于全面提升涂層腐蝕試驗(yàn)?zāi)芰?，承接噴漆車間和國產(chǎn)化零部件的腐蝕考核試驗(yàn)，本文對北京奔馳研發(fā)實(shí)驗(yàn)室腐蝕檢測能力本土化建設(shè)和運(yùn)行探索工作進(jìn)行了總結(jié)。

1 腐蝕檢測要求

戴姆勒試驗(yàn)專家組將材料試驗(yàn)項(xiàng)目分為A、B和C三類，如表1所示，針對不同類別的試驗(yàn)項(xiàng) 目，所要達(dá)到的要求也有所不同，其中A類最為嚴(yán)格，這類試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果不僅受設(shè)備、環(huán)境和試劑的影響，而且受檢測人員操作的影響，該類檢測項(xiàng)目對檢測人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)提出了更高的要求，涂層腐蝕檢測所用到的方法標(biāo)準(zhǔn)大部分屬于A類試驗(yàn)。

表1 試驗(yàn)項(xiàng)目分類

涂層腐蝕考核試驗(yàn)主要是通過環(huán)境模擬和加速腐蝕的試驗(yàn)方法進(jìn)行汽車金屬零部件和涂鍍層件的耐腐蝕性能評(píng)價(jià)[3]，主要試驗(yàn)對象包括車身漆板、全漆板、電泳件、金屬涂層件和塑料鍍層件等樣品，按照戴姆勒標(biāo)準(zhǔn)從膜厚、附著力、耐機(jī)械損傷和鹽霧腐蝕等方面系統(tǒng)地評(píng)價(jià)樣品的防腐性能[4-5]，在噴漆生產(chǎn)中可用于監(jiān)控涂層質(zhì)量穩(wěn)定性，為生產(chǎn)過程考核提供試驗(yàn)技術(shù)支持。在戴姆勒質(zhì)量體系中常用的涂層腐蝕考核項(xiàng)目及用到的主要儀器設(shè)備和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 涂層腐蝕考核試驗(yàn)項(xiàng)目

2 腐蝕檢測能力建設(shè)

2.1 實(shí)驗(yàn)室條件

研發(fā)中心材料實(shí)驗(yàn)室擁有一系列腐蝕檢測相關(guān)的儀器設(shè)備，如表3所示，鹽霧箱、溫濕度箱、石子沖擊儀、高壓水沖擊儀和劃格劃痕刀等測試設(shè)備均為德國進(jìn)口，與戴姆勒德國實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備保持一致。實(shí)驗(yàn)室人員中有資深腐蝕試驗(yàn)專家， 曾去戴姆勒德國實(shí)驗(yàn)室交流學(xué)習(xí)，熟悉戴姆勒涂層腐蝕檢測方法標(biāo)準(zhǔn)和操作流程；也有金屬腐蝕分析理論扎實(shí)的檢測專家，具有汽車試驗(yàn)專業(yè)高級(jí)工程師職稱，熟練掌握腐蝕檢測試樣前處理、試驗(yàn)操作、試驗(yàn)維護(hù)和腐蝕評(píng)價(jià)等相關(guān)技能。材料實(shí)驗(yàn)室擁有戴姆勒標(biāo)準(zhǔn)信息系統(tǒng)DocMaster的賬戶，可以查詢相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)，并持續(xù)追蹤更新版本。

表3 實(shí)驗(yàn)室涂層腐蝕檢測設(shè)備

材料實(shí)驗(yàn)室的涂層腐蝕測試項(xiàng)目通過了ISO17025實(shí)驗(yàn)室管理體系標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可[6]，材料實(shí)驗(yàn)室通過日常開展的金屬鹽霧腐蝕、涂層機(jī)械性能和腐蝕評(píng)價(jià)等工作，積累了豐富的涂層腐蝕和機(jī)械性能測試經(jīng)驗(yàn)。通過與戴姆勒德國實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)過程腐蝕考核專家的技術(shù)交流，提升了人員的試驗(yàn)操作和腐蝕評(píng)價(jià)能力。參照戴姆勒試驗(yàn)專家組的審核標(biāo)準(zhǔn)，從設(shè)備、人員、方法標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境控制等方面不斷查找不足，直至相關(guān)腐蝕檢測能力可以達(dá)到戴姆勒認(rèn)可的水平。

2.2 實(shí)驗(yàn)室能力提升

材料實(shí)驗(yàn)室腐蝕檢測能力的提升，主要從影響試驗(yàn)結(jié)果的儀器設(shè)備、試驗(yàn)環(huán)境、方法標(biāo)準(zhǔn)和人員操作等方面進(jìn)行加強(qiáng)和完善，并通過參加實(shí)驗(yàn)室間比對評(píng)估材料實(shí)驗(yàn)室的腐蝕檢測能力水平。

對于儀器設(shè)備，要保證儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性和精確性，并持續(xù)維持在良好的水平。試驗(yàn)設(shè)備按廠家建議定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證設(shè)備的溫濕度控制器、傳感器和流量泵、噴嘴和壓縮機(jī)等主要部件正常。設(shè)備的校準(zhǔn)工作由合格計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行，每年定期對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，對于試驗(yàn)中所用到的溫度、濕度和壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，均獲得了滿意的結(jié)果。對于試驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室重視基礎(chǔ)設(shè)施，保障試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)要求的條件下穩(wěn)定運(yùn)行，在空間上合理布局不同儀器設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室配備專用空調(diào)和去離子水處理系統(tǒng)，安裝鹽霧箱排風(fēng)罩等一系列工作，試驗(yàn)運(yùn)行所需的水、電和壓縮空氣供應(yīng)穩(wěn)定，溫度和濕度控制符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。對于方法標(biāo)準(zhǔn)和人員操作方面，安排專人定期對試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)查新，組織學(xué)習(xí)戴姆勒測試標(biāo)準(zhǔn)，并將三十余項(xiàng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)翻譯成中文版本，有利于工作中使用交流。在試驗(yàn)中，人員操作按照戴姆勒要求的操作規(guī)程進(jìn)行，經(jīng)過戴姆勒試驗(yàn)專家的系統(tǒng)培訓(xùn)，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員掌握了試驗(yàn)操作和結(jié)果評(píng)價(jià)的能力。

為驗(yàn)證材料實(shí)驗(yàn)室的涂層腐蝕檢測能力，積極與國際國內(nèi)知名第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)比對，銅加速乙酸鹽霧、絲狀腐蝕和石子沖擊等試驗(yàn)參加德國標(biāo)物局組織的國際能力驗(yàn)證，獲得優(yōu)異的成績，德國標(biāo)物局組織的能力驗(yàn)證是獲得戴姆勒認(rèn)可的。中性鹽霧試驗(yàn)參加北京中實(shí)國金的能力驗(yàn)證，獲得滿意的結(jié)果。循環(huán)鹽霧試驗(yàn)和腐蝕評(píng)價(jià)，與戴姆勒德國實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間比對試驗(yàn)，對試驗(yàn)后樣品的多項(xiàng)腐蝕指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，雙方得出的結(jié)果具有良好的一致性。石子沖擊、高壓水沖擊和涂層厚度等六項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目，與國內(nèi)知名第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間比對，雙方試驗(yàn)結(jié)果一致。

3 實(shí)驗(yàn)室腐蝕檢測運(yùn)行與效果

北京奔馳研發(fā)中心材料實(shí)驗(yàn)經(jīng)過設(shè)備校準(zhǔn)維護(hù)、環(huán)境控制改善、方法標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)室間比對和人員培訓(xùn)等系統(tǒng)準(zhǔn)備工作，材料實(shí)驗(yàn)室的涂層腐蝕檢測能力最終獲得了戴姆勒試驗(yàn)專家組的認(rèn)可。在材料實(shí)驗(yàn)室腐蝕檢測能力本土化運(yùn)行中，承擔(dān)了一系列重要的腐蝕檢測工作，為公司生產(chǎn)支持和國產(chǎn)化零部件考核提供了重要的支持，同時(shí)在團(tuán)隊(duì)人員發(fā)展和學(xué)術(shù)創(chuàng)新方面也取得了較好的效果。

材料實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了北京奔馳各噴漆生產(chǎn)線質(zhì)量考核試驗(yàn)，試驗(yàn)檢測是監(jiān)控噴漆車間涂層質(zhì)量穩(wěn)定的重要措施之一。根據(jù)質(zhì)量考核計(jì)劃定期從不同的噴漆車間取樣進(jìn)行性能測試，主要包括磷化工藝、電泳工藝、涂膠工藝和全漆工藝的質(zhì)量檢測試驗(yàn)，采用掃描電鏡觀測磷化板的表面形貌和晶粒尺寸（見圖1），測試磷化工藝的穩(wěn)定性[7]，采用鹽霧試驗(yàn)加速腐蝕方法檢測電泳板和全漆板的耐腐蝕性能[8]（見圖2），采用涂膠粘接試驗(yàn)檢測涂膠與漆膜的匹配性和烘烤工藝[9]，采用石子沖擊和劃格等涂層機(jī)械性能試驗(yàn)檢測涂層耐機(jī)械損傷和附著力性能[10-11]，在材料實(shí)驗(yàn)室通過八類試驗(yàn)項(xiàng)目全面系統(tǒng)地監(jiān)控噴漆生產(chǎn)線的質(zhì)量穩(wěn)定性，為公司生產(chǎn)提供技術(shù)支持。與之前在戴姆勒德國實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)相比，響應(yīng)及時(shí)且工作效率高，每年可節(jié)省數(shù)百萬元試驗(yàn)費(fèi)用。

圖1 磷化板形貌

圖2 涂層板鹽霧試驗(yàn)

對于北京奔馳國產(chǎn)化零部件的供應(yīng)商，由于生產(chǎn)線搬遷、調(diào)試、工藝變更以及周期性考核需要進(jìn)行腐蝕考核放行試驗(yàn)，公司采購部和戴姆勒中國主導(dǎo)的考核放行試驗(yàn)安排在材料實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，能夠獲得高效及時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果反饋，提高了工作效率。在2021年，材料實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了鋁制輪轂（見圖3）、電池板涂層、鉸鏈樣品、金屬電泳件和改良磷化劑等產(chǎn)品的一系列腐蝕考核試驗(yàn)，為委托方的質(zhì)量確認(rèn)和考核放行提供了強(qiáng)有力的試驗(yàn)支持。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，相關(guān)腐蝕考核試驗(yàn)參照第三方測試機(jī)構(gòu)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，可節(jié)約試驗(yàn)費(fèi)用五十余萬元。

圖3 輪轂腐蝕試驗(yàn)

腐蝕檢測能力本土化運(yùn)行在團(tuán)隊(duì)人員發(fā)展和學(xué)術(shù)創(chuàng)新方面取得了較好的效果。在團(tuán)隊(duì)人員發(fā)展方面，材料實(shí)驗(yàn)室通過將涂層腐蝕檢測項(xiàng)目融入戴姆勒認(rèn)證體系，極大地提高了人員的試驗(yàn)檢測和分析問題的綜合業(yè)務(wù)能力，逐步發(fā)展為腐蝕試驗(yàn)專家。在學(xué)術(shù)創(chuàng)新方面，技術(shù)人員在工作中針對典型的腐蝕問題分析，及時(shí)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，針對異型部件開發(fā)設(shè)計(jì)了試驗(yàn)用工裝，在學(xué)術(shù)論 文和專利方面均取得了優(yōu)秀成績。

4 展望

戴姆勒集團(tuán)對產(chǎn)品質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求，在全球貫徹“同一品牌，同一質(zhì)量”的理念，北京奔馳材料實(shí)驗(yàn)室腐蝕檢測項(xiàng)目都采用戴姆勒所要求的儀器設(shè)備、方法標(biāo)準(zhǔn)和人員操作流程，腐蝕檢測能力獲得了戴姆勒的認(rèn)可，為公司噴漆車間涂層質(zhì)量監(jiān)控和國產(chǎn)化零部件腐蝕考核提供了強(qiáng)有力的支持。隨著北京奔馳產(chǎn)量提高和全面電動(dòng)化戰(zhàn)略實(shí)施，材料實(shí)驗(yàn)室不僅要持續(xù)保持腐蝕檢測的能力，而且要不斷擴(kuò)展符合公司戰(zhàn)略的檢測能力，未來應(yīng)該從以下幾個(gè)方面努力完善。

1）試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)與戴姆勒保持一致，對所用標(biāo)準(zhǔn)定期查新，關(guān)注戴姆勒標(biāo)準(zhǔn)庫中測試標(biāo)準(zhǔn)更新?lián)Q版，加強(qiáng)與戴姆勒德國實(shí)驗(yàn)室的交流合作，就標(biāo)準(zhǔn)中條款的更新修訂，與戴姆勒試驗(yàn)專家保持溝通。

2）材料實(shí)驗(yàn)室應(yīng)多參加對外交流，持續(xù)參加戴姆勒認(rèn)可的德國標(biāo)物局組織的國際能力比對試驗(yàn)，加強(qiáng)與通標(biāo)SGS、德凱（DEKRA）、上海易馬和華測等第三方檢測實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)交流，組織實(shí)驗(yàn)室間比對，使材料實(shí)驗(yàn)室保持與知名第三方實(shí)驗(yàn)室一致的檢測能力。

3）加強(qiáng)與供應(yīng)商就產(chǎn)品檢測評(píng)估方面的交流合作，多了解零部件生產(chǎn)工藝，分析產(chǎn)品問題產(chǎn)生的根本原因，與知名供應(yīng)商德國漢高、PPG涂料和中信戴卡等企業(yè)自有檢測實(shí)驗(yàn)室交流合作。

4）北京奔馳材料實(shí)驗(yàn)室腐蝕檢測項(xiàng)目均為靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)，缺少整車在鹽霧和濕熱等外部環(huán)境的動(dòng)態(tài)腐蝕試驗(yàn)項(xiàng)目，對于戴姆勒汽車動(dòng)態(tài)腐蝕試驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施和試驗(yàn)后整車拆解評(píng)估了解較少，隨著北京奔馳在國內(nèi)產(chǎn)量提高，未來在許可的條件下可以完善相關(guān)測試能力。