CN102735603A - 用于检测腐蚀可能性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测腐蚀可能性的系统和方法。所述系统可以用于检测第一金属和第二金属之间的腐蚀，其中，第二金属定位为邻近第一金属。所述系统可以包括处理器，所述处理器电联接到第一和第二金属中的每个，并配置为监视第一金属和第二金属之间的复数阻抗，其中，所述复数阻抗可以包括实部和虚部。处理器可以将复数阻抗的实部与第一阈值比较，将复数阻抗的虚部与第二阈值比较，如果实部和虚部中的至少一个在它们相应阈值以下，处理器还指示腐蚀可能性。

Description

用于检测腐蚀可能性的系统和方法

技术领域

本发明大体涉及用于检测腐蚀可能性的系统和方法。

背景技术

在冶金领域中，可以存在许多类型的腐蚀。电化腐蚀是特征在于电化学过程的腐蚀的一种具体形式，其中一金属优先于另一金属腐蚀。为了电化腐蚀存在，两金属必须电接触并沉浸在电解液中。这样的构造常常称为“电耦”并且当每一金属具有不同电极电位时发生。各种金属常常根据它们在“阳极索引(Anodic Index)”中的电极电位而排序，其中镁具有比钢通常更高的电位，钢具有比铜通常更高的电位，金具有最低的电位。

在电耦中，电解液提供用于运输金属离子的途径，电接触确保电子从较强阳极性金属到较弱阳极性(即，较强阴极性)金属的迁移。这导致阳极金属的腐蚀比它本来会有的腐蚀更快，而阴极金属的腐蚀被减缓，甚至到停止点。

腐蚀的可替换模式可以包括缝隙腐蚀和/或点蚀。在缝隙腐蚀和点蚀中，例如，假电耦在单件金属的两个区域之间实现。例如，在缝隙内金属的极化可以通过不流动的电解液的存在而改变。该经改变的电位，例如，用作阳极，并优先于金属的其余部分腐蚀，所述其余部分可以有较强阴极性。

发明内容

一种系统可以用于检测第一金属和第二金属之间的腐蚀，其中，第二金属定位为邻近第一金属。所述系统可以包括处理器，所述处理器电联接到第一和第二金属中的每个，并配置为监视第一金属和第二金属之间的复数阻抗，其中，所述复数阻抗可以包括实部和虚部。处理器可以将复数阻抗的实部与第一阈值比较，将复数阻抗的虚部与第二阈值比较，如果实部和虚部中的至少一个在它相应阈值以下，处理器还可指示腐蚀可能性。在一实施例中，系统可以在机动车辆内实施，并且可以，例如，指示设置在卷边结构中或车轮中的两金属之间的腐蚀可能性。

处理器可以配置为，如果被监视的复数阻抗的虚部处于第二阈值以下，则指示存在与第一和第二金属接触的电解溶液。此外，在第一金属和第二金属之间设置有电绝缘材料的系统中，处理器可以配置为，如果被监视的复数阻抗的实部处于第一阈值以下，指示绝缘材料的毁坏。

如果指示存在所述溶液，处理器可以还能够采取补救动作，以去除电解溶液。这样的补救动作可以包括激励电阻加热元件，所述电阻加热元件定位为接近第一和第二金属，以蒸发所述溶液。同样，处理器可以通过将诊断故障代码存储在设置在车辆内的车载计算机的存储器中而指示绝缘材料的损坏。

此外，检测第一金属和第二金属之间的腐蚀可能性的方法可以包括监视第一和第二金属之间的复数阻抗，其中复数阻抗包括实部和虚部。接下来，方法可以包括将复数阻抗的实部与第一阈值比较，将复数阻抗的虚部与第二阈值比较；如果实部和虚部中的至少一个在它们相应阈值以下，处理器还指示腐蚀可能性。该方法可以还包括，如果指示存在电解溶液，采取补救动作，以去除所述溶液。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将通过用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述并连同附图而显而易见。

附图说明

图1是用于指示两金属之间的腐蚀可能性的系统的示意图。

图2是用于指示两金属之间的腐蚀可能性的方法的流程图。

图3是用于指示在卷边闭合结构中两个板之间的腐蚀可能性的系统的示意性横截面视图。

图4是用于指示在汽车车轮组件中的轮和轮轴之间的腐蚀可能性的系统的示意图。

具体实施方式

参考附图，其中在多个视图中相同的附图标记用于识别相似或相同的构件，图1示意性地示出系统10，所述系统10用于指示第一金属12和第二金属14之间的腐蚀可能性。系统10，例如可在机动车辆16内使用，以检测特定金属是否存在腐蚀的风险，或腐蚀是否已经开始发生。

如图1中示意性地示出的，金属12、14可以设置在局部环境18中。在局部环境18内，金属12、14可以经受各种环境条件，包括暴露于电解溶液20，所述电解溶液20可以不时地接触每一金属12、14。在机动车辆背景下，例如，电解溶液20可以包括来自道路上的水，所述水可以泼溅到金属12、14上。可替换地，其可以包括已经落到车辆16的本体上的雨，在此过程中覆盖各金属。

在具体构造中，电绝缘材料(即，间隔件22)可以设置在第一和第二金属12、14之间，并可以操作为使金属彼此电绝缘。间隔件22可以是独立的物体，诸如橡胶环，定位在第一和第二金属12、14之间。替换地，间隔件22可以是涂层，所述涂层应用到所述金属中的一个或两个，以使其与其它金属和环境18绝缘。例如，在第一金属12是镁合金以及第二金属14是钢合金的情况下，镁合金可以在与钢零件组装之前被阳极化或涂布有惰性材料。这样，阳极化表面或惰性涂层可以用作镁和钢金属之间的电绝缘间隔件22。当被恰当维护时，间隔件22可以抑制或阻止电耦在两金属12、14之间的建立。这可以减少一金属可优先于另一金属腐蚀的可能性。如果涂层变为被损坏，在毁坏位置处的局部电化腐蚀可以产生缝隙。任何这样的缝隙的建立可以进一步加速带涂层的板中的腐蚀侵袭，以及可以导致更多涂层剥离，引起进一步的电化腐蚀。

如图1示意性地示出的，系统10可以包括处理器24，所述处理器24与第一和第二金属12、14中的每一个电联接。该联接可以例如通过使用电线26而实现。处理器24可以被实施为服务器或主机，即，一个或多个数字计算机或数据处理装置，每一个具有一个或多个微处理器或中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、高速时钟、模拟-数字(A/D)电路、数字-模拟(D/A)电路和任何所需的输入/输出(I/O)电路和装置，以及信号调节和缓冲电子设备。

尽管为了简单和清楚而在图1中示出为单个装置，处理器24的各元件可以按照应用所需而在许多不同硬件和软件部件上进行分配。单独的控制程序/指令可以驻于处理器中，并可以存储在相关联的有形的、非瞬时的、电可读介质28中。电可读介质28可以实施为ROM、RAM、EEPROM、或闪存、或可以是多种不同类型的组合。存储在电可读介质28上的指令可以被处理器24的各硬件部件自动地执行。

为了检测相邻金属12、14之间的腐蚀可能性，处理器24可以配置为监视存在于金属之间的复数阻抗。复数阻抗可以包括实部和虚部两者，其中实部可以表示电阻，虚部可以表示电抗。电阻通常被理解为每单位的电流跨过电路元件的电压掉落测量值。电抗更常用作电路元件对电流变化的抵抗的测量值。在交流(AC)电路中，电抗可以表示通过电路元件的正弦交流电流波的相变。复数阻抗Z常常表示为(实)电阻R和(虚)电抗X的和，如公式1所示。

Z＝R+jX    公式1

在图1所示布置中，复数阻抗的实部(即，电阻R)可以指示第一和第二金属12、14之间的电联接的质量。如果电绝缘间隔件22设置在所述金属之间，较高电阻R可以指示间隔件未受损伤并使金属正常绝缘(即，为金属之间的电流流过提供阻力)。相反地，较低电阻R可以指示间隔件已被毁坏或受损，并可需要被替换。

复数阻抗的虚部(即，电抗X)可以指示存在与第一金属12和第二金属14均接触的电解溶液20。这样，较低电抗X可以指示存在电解溶液20，而较高电抗X可以指示没有电解溶液20。这些关系可以总结在表1中。

表1：

如在表1中使用的，“高”和“低”的状态可以根据系统10的具体特性而定义，所述特性包括例如，金属12、14的冶金性质和/或物理关系。在实施例中，“高”和“低”的状态可以相对于一个或多个阈值而定义，所述阈值可以通过经验/实验观察而确定。例如，第一阈值可以用于评估电阻R是否足够低，以作出间隔件22的绝缘质量/特性已开始退化的结论。类似地，第二阈值可以用于评估电抗X是否足够低，以表明存在电解溶液20。如果这些阈值中的任一个被跨过，处理器24可以作出金属12、14经受增加的腐蚀可能性的结论。

如图2中的流程图示意性地示出的，处理器24可以配置为通过执行方法40而测试增加的腐蚀可能性，所述方法40可以通过一连串指令实现，所述指令存储在有形的、非瞬时的、电可读介质28中(在图1中示出)。如所示，程序/方法40可以通过在42处使程序初始化而开始。在初始化之后，在步骤44中，处理器42可以监视第一金属12和第二金属14之间的复数阻抗。这样的监视可以通过将交流电流波注入一金属12并且经由另一金属14来测量波的相移和衰减而发生。如上所述，复数阻抗可以包括实部和虚部两者。在步骤46中，处理器24可以将复数阻抗的实部R与第一阈值48比较。此外，在步骤50中，处理器24可以将复数阻抗的虚部X与第二阈值52比较。

一旦在步骤46和50中所述部R、X已与它们的相应阈值48、52比较，如果实部和虚部R、X中的至少一个在它们的相应阈值以下，处理器24可以随后在步骤54中指示腐蚀可能性。在一实施例中，在步骤54中，处理器24可以利用查找表，类似于例如表1所示，以得出关于金属和腐蚀可能性的结论。例如，在所述表的情况1中，在间隔件未受损伤并且没有电解液存在的情况下，腐蚀可能性可以非常低或不存在。在情况2和3中，腐蚀可能性可以高得多，这是由于电解液存在，或间隔件受损。最后，在情况4中，金属可能已经在被腐蚀。

如果在步骤54中处理器24指示出腐蚀可能性，则在一些构造中，处理器24可以在步骤56中采取补救动作，以减少腐蚀可能性或警示使用者或技师。例如，如果处理器24指示存在电解溶液20，补救动作可以指向去除电解溶液。如在图1中示出的，这可以包括直接地或间接地激励电阻加热元件60，所述电阻加热元件60可以定位为靠近第一和第二金属12、14。电阻加热元件60可以配置为，以可以蒸发邻近金属的任何溶液20的方式来加热金属12、14或环境18。相反地，如果处理器24没有指示出腐蚀可能性，则其可以通过在步骤44中获取新的复数阻抗而重复分析。

步骤56的补救动作可以额外地(或替换地)包括通过使用存储的诊断故障代码和/或指示灯来警示使用者或技师腐蚀可能性。例如，如果处理器24检测到电绝缘间隔件22受损或被毁坏，处理器24可以配置为将诊断故障代码存储在设置在车辆16内的车载计算机62的存储器64中。诊断故障代码可以包括注册事项(register entry)、标记、二进制码、或其他软件表示，其可以被电存储并可以指示间隔件22已经受损。在检修中，例如，诊断故障代码可以被检修技师检索，并可以警示技师间隔件需要维修或更换。处理器24可以还直接地或通过一个或多个车载计算机62来点亮指示灯66，以警示车辆16的使用者腐蚀的潜在可能可以存在。替换地，指示灯66可以表明使车辆16进行检修的需要。在汽车背景下，指示灯66可以例如位于机动车辆16的仪表盘中，并可以类似于“检修发动机”灯或“检查油”灯。

最后，如果例如补救动作被执行、或车辆停下/熄火，则程序可以在58处结束。替换地，程序/方法40可以继续无限期地执行，诸如经由持续监视循环。

在进一步的实施例中，在步骤44中，系统除了监视复数阻抗之外，可以监控金属12、14之间的电压电位。电位差的大小可以用于评估金属的反应性和它们的自然腐蚀倾向。较大电位差可以提高在步骤54中指示的腐蚀可能性/风险的大小。

图3-4示出检测系统10的潜在应用。图3示出联接到处理器24的卷边闭合件70，而图4示出联接到处理器24的车轮组件90。在制造领域，“卷边”是用来指将工件的边缘卷到其本身上的工艺的术语。该工艺通常用金属来执行，诸如金属板，以加强边缘、掩藏毛边或粗糙边缘、隐藏任何锋利的边缘、或大致以改进板外观。卷边工艺可以用在机动车辆中，以将两个板连结而形成整体结构。示例性卷边结构包括车门、车盖和行李箱盖。

在卷边过程期间，一部分外板72可以折叠在内板74上，到达使外板72可以将压负载施加到内板74上的程度。在一实施例中，压负载可以足以阻止内板74从通过外板72建立的卷边部76自由地退出。此外，粘合剂78可以设置在两个板72、74之间，用于附加的约束。注意到，图3未按比例绘制，为了说明的目的，内板和外板72、74之间的间隙被放大。而该间隔不应当用于限制本发明的范围，通常金属板之间的间隙可以在约250微米的量级。

在一些构造中，板72、74可以由不同金属成分构成。例如，如图3所示，内板74可以是涂布有惰性涂层80的高强度镁合金，而外板72可以是铝本体板。考虑到镁和铝在阳极索引中具有不同电位，镁可有优先于铝腐蚀的自然倾向。这样，内板74可以包括第一金属12，外板74可以包括第二金属14。如果电解溶液20留存于卷边部中(如所示)，则如果在镁上的惰性涂层80受损，可发生电化腐蚀。因此，处理器24可以配置为监视内板和外板74、72之间的复数阻抗，以检测/指示腐蚀可能性，如果其存在的话。此外，处理器24可以配置为，如果被指示有腐蚀可能性，则采取补救动作(例如，蒸发任何留存的电解溶液20)。

如在图4中示出的，在另一实施例中，系统10可以用于在汽车车轮组件90中检测腐蚀可能性，诸如当车轮组件经受流体浴(例如，行驶通过水坑)时。如所示，组件90可以包括车轮92，以及钢制动盘95和钢轮轴96，所述车轮92用镁合金制成并涂布有惰性材料94。如果电解流体是要覆盖车轮92或留存于任何接合处(例如，车轮-轮轴接合处、或车轮和钢扁尾螺栓(未示出)之间的螺钉接合处)中，镁车轮92可以倾向于用作电耦中的第一金属12，制动盘94、轮轴96或钢扁尾螺栓可以用作第二金属14。这样，处理器24可以配置为监视车轮92和轮轴96(或其他部件)之间的复数阻抗，并指示腐蚀可能性是否可能存在。如果存在，处理器24可以配置为采取补救动作以减少腐蚀可能性，或警示使用者或技师。尽管图3-5示出系统10的多种应用，但它们应当被看作说明性示例，且不应当被解释为限制本发明。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本发明所处领域的技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。目的是，包含在上述描述或附图所示的所有事物应该解释为仅是说明性而非限制性的。

Claims (10)

1.一种车辆子组件，包括：

第一金属；

第二金属，邻近第一金属；和

处理器，电联接到第一和第二金属中的每一个；所述处理器配置为：

监视第一金属和第二金属之间的复数阻抗，所述复数阻抗包括实部和虚部；

将复数阻抗的实部与第一阈值比较；

将复数阻抗的虚部与第二阈值比较；和

如果实部和虚部中的至少一个在它们的相应阈值以下，指示腐蚀可能性。

2.如权利要求1所述的车辆子组件，其中，所述处理器配置为，如果被监视的复数阻抗的虚部处于第二阈值以下，则指示存在与第一和第二金属接触的电解溶液。

3.如权利要求2所述的车辆子组件，其中，所述处理器配置为，如果指示存在电解溶液，则采取补救动作，以去除所述溶液。

4.如权利要求3所述的车辆配件，其中，所述补救动作包括激励电阻加热元件，所述电阻加热元件定位为接近第一和第二金属。

5.如权利要求1所述的车辆子组件，还包括设置在第一金属和第二金属之间的电绝缘材料；且其中，所述处理器配置为，如果被监视的复数阻抗的实部处于第一阈值以下，则指示绝缘材料的毁坏。

6.如权利要求1所述的车辆子组件，其中，所述处理器配置为通过将诊断故障代码存储在设置在车辆内的车载计算机的存储器中或点亮车辆内的指示灯而指示绝缘材料的损坏。

7.如权利要求1所述的车辆子组件，其中，第一金属和第二金属设置在卷边结构中。

8.如权利要求1所述的车辆子组件，其中，第一和第二金属中的至少一个包括车辆车轮。

9.如权利要求1所述的车辆子组件，其中，所述处理器还配置为监视第一和第二金属之间的电位。

10.一种用于指示第一金属和第二金属之间的腐蚀可能性的系统，该系统包括：

处理器，电联接到第一和第二金属中的每个，所述处理器包括有形的、非瞬时的、电可读介质，指令存储在所述介质中；

所述处理器配置为执行所述指令，以：

监视第一和第二金属之间的复数阻抗，所述复数阻抗包括实部和虚部；

将复数阻抗的实部与第一阈值比较；

将复数阻抗的虚部与第二阈值比较；和

如果实部和虚部中的至少一个在它们的相应阈值以下，指示腐蚀可能性。

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