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鹽霧測試知識您知道多少?

什麽樣的樣品適合做鹽霧測試?

1h鹽霧等於自然腐蝕的多長時間?

鹽霧結果的評價方法林林總總,該如何來選取?

鹽霧測試過程中的影響因素又有哪些?

鹽霧腐蝕背景及機理

鹽霧腐蝕是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕,大氣中含有氧氣、濕度、溫度變化和汙染物等均構成了相關的腐蝕成分和因素。鹽霧對金屬材料的腐蝕,主要是導電的鹽溶液滲入金屬內部發生電化學反應,形成“低電位金屬-電解質溶液-高電位雜質”微電池係統,發生電子轉移。

陽極:金屬失去電子而變成金屬陽離子,並以水化離子的形式進入溶液,同時把相當的電子留在金屬中。

Me+nH2O           Me2+· nH2O+2e-

陰極:留在陰極金屬中的剩餘電子,被氧去極化,還原並吸收電子,成為氫氧根離子。

O2+nH2O+4e-           4OH-

電解液:氯化鈉離解而生成鈉離子和氯離子,部分氯離子、金屬離子和氫氧根離子反應成金屬腐蝕物。

2Me2++2Cl-+2OH-            MeCl2·Me(OH)2

鹽霧腐蝕破壞過程中起主要作用的是氯離子。它具有很強的穿透本領,容易穿透金屬氧化層進入金屬內部,破壞金屬的鈍態。同時,氯離子具有很小的水合能,容易被吸附在金屬表麵,取代保護金屬的氧化層中的氧,使金屬受到破壞。

除了氯離子外,鹽霧腐蝕機理還受溶解於鹽溶液裏(實質上是溶解在試樣表麵的鹽液膜)氧的影響。氧能夠引起金屬表麵的去極化過程,加速陽極金屬溶解,由於鹽霧試驗過程中持續噴霧,不斷沉降在試樣表麵上的鹽液膜,使含氧量始終保持在接近飽和狀態。腐蝕產物的形成,使滲入金屬缺陷裏的鹽溶液的體積膨脹,因此增加了金屬的內部應力,引起應力腐蝕,導致保護層鼓起。

鹽霧腐蝕的危害

鹽霧腐蝕會破壞金屬保護層,使它失去裝飾性,降低機械強度;

一些電子元器件和電器線路,由於腐蝕而造成電源線路中斷,特別是在有振動的環境中,尤為嚴重;

當鹽霧降落在絕緣體表麵時,將使表麵電阻降低;絕緣體吸收鹽溶液後,它的體積電阻將降低四個數量級;

機械部件或運動部件的活動部位由於腐蝕物的產生,而增加摩擦力以至造成運動部件被卡死;

鹽霧測試分類

鹽霧測試分為二大類,一類為天然環境暴露試驗,另一類為人工加速模擬鹽霧環境試驗。與天然環境相比,人工鹽霧環境中的氯化物濃度,可以是一般天然環境鹽霧含量的幾倍或幾十倍,腐蝕速度大大提高,對產品進行鹽霧試驗,得出結果的時間也大大縮短。如在天然暴露環境下對某產品樣品進行試驗,待其腐蝕可能要1年,而在人工模擬鹽霧環境條件下試驗,隻要24小時,即可得到相似的結果。

人工模擬鹽霧試驗包括中性鹽霧試驗、醋酸鹽霧試驗、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗、交變鹽霧試驗。


01

中性鹽霧試驗

是出現最早目前應用領域最廣的一種加速腐蝕試驗方法。一般情況下,它采用5%的氯化鈉鹽水溶液,溶液PH值調在中性範圍(6.5~7.2)作為噴霧用的溶液。試驗溫度均取35℃,要求鹽霧的沉降率在1~3ml/80cm2.h之間,沉降量一般都是1~2ml/80cm2.h之間。


02

醋酸鹽霧試驗

是在中性鹽霧試驗的基礎上發展起來的。它是在5%氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸,使溶液的PH值降為3左右,溶液變成酸性,最後形成的鹽霧也由中性鹽霧變成酸性。它的腐蝕速度要比NSS試驗快3倍左右。


03

銅鹽加速醋酸鹽霧試驗

是國外新近發展起來的一種快速鹽霧腐蝕試驗,試驗溫度為50℃,鹽溶液中加入少量銅鹽—氯化銅,強烈誘發腐蝕。它的腐蝕速度大約是NSS試驗的8倍。


04

交變鹽霧試驗

是一種綜合鹽霧試驗,它實際上是中性鹽霧試驗加恒定濕熱試驗。它主要用於空腔型的整機產品,通過潮態環境的滲透,使鹽霧腐蝕不但在產品表麵產生,也在產品內部產生。它是將產品在鹽霧和濕熱兩種環境條件下交替轉換,最後考核整機產品的電性能和機械性能有無變化。


GB/T 10125中4種鹽霧測試方法的對比



影響鹽霧測試的因素


影響鹽霧試驗結果的主要因素包括:試驗溫濕度、鹽溶液的濃度、樣品放置角度、鹽溶液的pH值、鹽霧沉降量和噴霧方式等。


01

試驗溫濕度

溫度和相對濕度影響鹽霧的腐蝕作用。金屬腐蝕的臨界相對濕度大約為70%。當相對濕度達到或超過這個臨界濕度時,鹽將潮解而形成導電性能良好的電解液。當相對濕度降低,鹽溶液濃度將增加直至析出結晶鹽,腐蝕速度相應降低。

試驗溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。國際電工委員會IEC60355:1971《AN APPRAISALOFTHE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTINGFORATMOSPHERICCORROSION》標準指出:“溫度每升高10℃,腐蝕速度提高2~3倍,電解質的導電率增加10~20%”。這是因為溫度升高,分子運動加劇,化學反應速度加快的結果。對於中性鹽霧試驗,大多數學者認為試驗溫度選在35℃較為恰當。如果試驗溫度過高,鹽霧腐蝕機理與實際情況差別較大。


02

鹽溶液的濃度

鹽溶液的濃度對腐蝕速度的影響與材料和覆蓋層的種類有關。濃度在5%以下時鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而增加;當濃度大於5%時,這些金屬的腐蝕速度卻隨著濃度的增加而下降。上述這種現象可以用鹽溶液裏的氧含量來解釋,鹽溶液裏的氧含量與鹽的濃度有關。在低濃度範圍內,氧含量隨鹽濃度的增加而增加,但是,當鹽濃度增加到5%時,氧含量達到相對的飽和,如果鹽濃度繼續增加,氧含量則相應下降。氧含量下降,氧的去極化能力也下降即腐蝕作用減弱。但對於鋅、鎘、銅等金屬,腐蝕速度卻始終隨著鹽溶液濃度的增加而增加。


03

樣品的放置角度

樣品的放置角度對鹽霧試驗的結果有明顯影響。鹽霧的沉降方向是接近垂直方向的,樣品水平放置時,它的投影麵積最大,樣品表麵承受的鹽霧量也最多,因此腐蝕最嚴重。研究結果表明:鋼板與水平線成45度角時,每平方米的腐蝕失重量為250g,鋼板平麵與垂直線平行時,腐蝕失重量為每平方米140g。GB/T2423.17-93標準規定“平板狀樣品的放置方法,應該使受試麵與垂直方向成30度角。”


05

鹽溶液的pH值

鹽溶液的pH值是影響鹽霧試驗結果的主要因素之一。pH值越低,溶液中氫離子濃度越高,酸性越強腐蝕性也越強。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等電鍍件的鹽霧試驗表明,鹽溶液的pH值為3.0的醋酸鹽霧試驗(ASS)的腐蝕性比pH值為6.5~7.2的中性鹽霧試驗(NSS)嚴酷1.5~2.0倍。由於受到環境因素的影響,鹽溶液的pH值會發生變化。


06

鹽霧沉降量和噴霧方式

鹽霧顆粒越細,所形成的表麵積越大,被吸附的氧量越多,腐蝕性也越強。自然界中90%以上鹽霧顆粒的直徑為1微米以下,研究成果表明:直徑1微米的鹽霧顆粒表麵所吸附的氧量與顆粒內部溶解的氧量是相對平衡的。鹽霧顆粒再小,所吸附的氧量也不再增加。

傳統的噴霧方法包括氣壓噴射法和噴塔法,最明顯的缺點是鹽霧沉降量均勻性較差,鹽霧顆粒直徑較大。超聲霧化法借用超聲霧化原理將鹽溶液直接霧化成鹽霧並通過擴散進入試驗區,解決了鹽霧沉降量均勻性差的問題,而且鹽霧顆粒直徑更小。不同的噴霧方法對鹽溶液的pH值也會產生影響。

不使用壓縮空氣的超聲霧化法對鹽溶液pH值的影響不大,而利用壓縮空氣噴霧的氣壓噴射法和噴塔法,鹽溶液的pH值變化明顯。


鹽霧試驗結果的表述

鹽霧試驗的目的是為了考核產品或金屬材料的耐鹽霧腐蝕質量,而鹽霧試驗結果判定正是對產品質量的宣判,它的判定結果是否正確合理,是正確衡量產品或金屬抗鹽霧腐蝕質量的關鍵。鹽霧試驗結果的表述有很多種方法,下麵簡單介紹幾種常用的表述方法。


01

按照腐蝕物的外觀特征進行表述

這種方法是根據鹽霧試驗後腐蝕物的外觀特征來進行表述,常見電鍍件鹽霧試驗後腐蝕特征。


02

按照腐蝕麵積的百分比進行表述

這種方法適應於平板狀樣品。如果試驗時間較短或樣品外形複雜,腐蝕麵積較難測定。

ISO 10289  (GB/T 6461)金屬基體上金屬和無機覆蓋層腐蝕評價



保護評級(RP)與外觀評級(RA)

式中:A:腐蝕覆蓋麵積占總麵積的百分數;R:保護等級,分為0~10級。


覆蓋層分類及主觀評價


03

按重量增減表述

這種方法是根據腐蝕物會造成樣品重量發生變化,稱量樣品在試驗前後重量變化,分為失重法和增重法。失重法就是使用能夠溶解腐蝕物,同時對樣品自身又不起化學反應的化學溶劑,把試驗後樣品上的腐蝕物溶解掉,讓試驗後樣品的重量比試驗前輕的一種表述方法。失重法的表示方法為:試驗後單位試樣麵積失去重量的數值。增重法直接測量試驗後單位試樣麵積增加重量的數值。


鹽霧測試相關標準

鹽霧試驗標準是對鹽霧試驗條件,如溫度、濕度、氯化鈉溶液濃度和PH值等做的明確具體規定,另外還對鹽霧試驗箱性能提出技術要求。同種產品采用哪種鹽霧試驗標準要根據鹽霧試驗的特性和金屬的腐蝕速度及對鹽霧的敏感程度選擇。

1鹽霧測試標準總結:

ISO 7253-1996(塗料)  BS 3900-F12-1997(塗料)

BS 7479:1991   IEC 60068-2-11:1981

GB/T 10125-1997(塗料)  GB 2423.17-2008

DIN 50021-1988

2酸性鹽霧測試標準:

ASTM B368-09  ISO 9227-2006

DIN 50021-1988  BS 7479:1991

3銅離子加速鹽霧測試標準

ASTM B368-09  ISO 9227-2006

DIN 50021-1988  BS 7479:1991

4循環鹽霧測試標準

ASTM D6899-2003  ASTM G85-02e1 Annex A5

ISO 11997-1:2005  ISO 11997-2:2000  SAE J2334:2002

WSK-M2G299  GM4298P  GM4476P  GM9540P


鹽霧設備展示

鹽霧試驗是考核產品或材料抗鹽霧腐蝕能力的重要手段,試驗結果的科學性、合理性至關重要。影響鹽霧試驗結果穩定性和一致性的因素很多,要提高鹽霧試驗結果的有效性,試驗技術是關鍵。因此試驗人員不僅需要具備紮實的專業知識和專業技能,還需要豐富的實踐經驗和對產品的全麵了解,從化學和環境工程、材料、結構和工藝等多學科領域去認識鹽霧試驗,科學合理地表述試驗結果,更好地為產品選材、結構設計、工藝選擇、產品運輸存貯及使用提供有效的信息,提高產品或材料的抗鹽霧腐蝕能力。


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