您不知道的鹽霧測(cè)試知識(shí)還有多少?
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- 發(fā)布時(shí)間:2024-12-11 17:33:50
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您不知道的鹽霧測(cè)試知識(shí)還有多少?
什么樣的樣品適合做鹽霧測(cè)試? 1h鹽霧等于自然腐蝕的多長(zhǎng)時(shí)間? 鹽霧結(jié)果的評(píng)價(jià)方法林林總總,該如何來(lái)選??? 鹽霧測(cè)試過(guò)程中的影響因素又有哪些?
鹽霧腐蝕背景及機(jī)理
鹽霧腐蝕是一種常見(jiàn)和最有破壞性的大氣腐蝕,大氣中含有氧氣、濕度、溫度變化和污染物等均構(gòu)成了相關(guān)的腐蝕成分和因素。鹽霧對(duì)金屬材料的腐蝕,主要是導(dǎo)電的鹽溶液滲入金屬內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),形成“低電位金屬-電解質(zhì)溶液-高電位雜質(zhì)”微電池系統(tǒng),發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。
陽(yáng)極:金屬失去電子而變成金屬陽(yáng)離子,并以水化離子的形式進(jìn)入溶液,同時(shí)把相當(dāng)?shù)碾娮恿粼诮饘僦小?/span>
Me+nH2O Me2+· nH2O+2e-
陰極:留在陰極金屬中的剩余電子,被氧去極化,還原并吸收電子,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(yīng)成金屬腐蝕物。
2Me2++2Cl-+2OH- MeCl2·Me(OH)2
鹽霧腐蝕破壞過(guò)程中起主要作用的是氯離子。它具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng),容易穿透金屬氧化層進(jìn)入金屬內(nèi)部,破壞金屬的鈍態(tài)。同時(shí),氯離子具有很小的水合能,容易被吸附在金屬表面,取代保護(hù)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(jī)理還受溶解于鹽溶液里(實(shí)質(zhì)上是溶解在試樣表面的鹽液膜)氧的影響。氧能夠引起金屬表面的去極化過(guò)程,加速陽(yáng)極金屬溶解,由于鹽霧試驗(yàn)過(guò)程中持續(xù)噴霧,不斷沉降在試樣表面上的鹽液膜,使含氧量始終保持在接近飽和狀態(tài)。腐蝕產(chǎn)物的形成,使?jié)B入金屬缺陷里的鹽溶液的體積膨脹,因此增加了金屬的內(nèi)部應(yīng)力,引起應(yīng)力腐蝕,導(dǎo)致保護(hù)層鼓起。
鹽霧腐蝕的危害
鹽霧腐蝕會(huì)破壞金屬保護(hù)層,使它失去裝飾性,降低機(jī)械強(qiáng)度;
一些電子元器件和電器線路,由于腐蝕而造成電源線路中斷,特別是在有振動(dòng)的環(huán)境中,尤為嚴(yán)重;
當(dāng)鹽霧降落在絕緣體表面時(shí),將使表面電阻降低;絕緣體吸收鹽溶液后,它的體積電阻將降低四個(gè)數(shù)量級(jí);
機(jī)械部件或運(yùn)動(dòng)部件的活動(dòng)部位由于腐蝕物的產(chǎn)生,而增加摩擦力以至造成運(yùn)動(dòng)部件被卡死;
鹽霧測(cè)試分類(lèi)
鹽霧測(cè)試分為二大類(lèi),一類(lèi)為天然環(huán)境暴露試驗(yàn),另一類(lèi)為人工加速模擬鹽霧環(huán)境試驗(yàn)。與天然環(huán)境相比,人工鹽霧環(huán)境中的氯化物濃度,可以是一般天然環(huán)境鹽霧含量的幾倍或幾十倍,腐蝕速度大大提高,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行鹽霧試驗(yàn),得出結(jié)果的時(shí)間也大大縮短。如在天然暴露環(huán)境下對(duì)某產(chǎn)品樣品進(jìn)行試驗(yàn),待其腐蝕可能要1年,而在人工模擬鹽霧環(huán)境條件下試驗(yàn),只要24小時(shí),即可得到相似的結(jié)果。
人工模擬鹽霧試驗(yàn)包括中性鹽霧試驗(yàn)、醋酸鹽霧試驗(yàn)、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)、交變鹽霧試驗(yàn)。
01 中性鹽霧試驗(yàn)
是出現(xiàn)最早目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種加速腐蝕試驗(yàn)方法。一般情況下,它采用5%的氯化鈉鹽水溶液,溶液PH值調(diào)在中性范圍(6.5~7.2)作為噴霧用的溶液。試驗(yàn)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(yàn)
是在中性鹽霧試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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,最后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(yàn)快3倍左右。
03 銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)
是國(guó)外新近發(fā)展起來(lái)的一種快速鹽霧腐蝕試驗(yàn),試驗(yàn)溫度為50℃,鹽溶液中加入少量銅鹽—氯化銅,強(qiáng)烈誘發(fā)腐蝕。它的腐蝕速度大約是NSS試驗(yàn)的8倍。
04 交變鹽霧試驗(yàn)
是一種綜合鹽霧試驗(yàn),它實(shí)際上是中性鹽霧試驗(yàn)加恒定濕熱試驗(yàn)。它主要用于空腔型的整機(jī)產(chǎn)品,通過(guò)潮態(tài)環(huán)境的滲透,使鹽霧腐蝕不但在產(chǎn)品表面產(chǎn)生,也在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生。它是將產(chǎn)品在鹽霧和濕熱兩種環(huán)境條件下交替轉(zhuǎn)換,最后考核整機(jī)產(chǎn)品的電性能和機(jī)械性能有無(wú)變化。
GB/T 10125中4種鹽霧測(cè)試方法的對(duì)比
影響鹽霧測(cè)試的因素
影響鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的主要因素包括:試驗(yàn)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(yàn)溫濕度
溫度和相對(duì)濕度影響鹽霧的腐蝕作用。金屬腐蝕的臨界相對(duì)濕度大約為70%。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到或超過(guò)這個(gè)臨界濕度時(shí),鹽將潮解而形成導(dǎo)電性能良好的電解液。當(dāng)相對(duì)濕度降低,鹽溶液濃度將增加直至析出結(jié)晶鹽,腐蝕速度相應(yīng)降低。
試驗(yàn)溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。國(guó)際電工委員會(huì)IEC60355:1971《AN APPRAISALOFTHE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTINGFORATMOSPHERICCORROSION》標(biāo)準(zhǔn)指出:“溫度每升高10℃,腐蝕速度提高2~3倍,電解質(zhì)的導(dǎo)電率增加10~20%”。這是因?yàn)闇囟壬?,分子運(yùn)動(dòng)加劇,化學(xué)反應(yīng)速度加快的結(jié)果。對(duì)于中性鹽霧試驗(yàn),大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為試驗(yàn)溫度選在35℃較為恰當(dāng)。如果試驗(yàn)溫度過(guò)高,鹽霧腐蝕機(jī)理與實(shí)際情況差別較大。
02 鹽溶液的濃度
鹽溶液的濃度對(duì)腐蝕速度的影響與材料和覆蓋層的種類(lèi)有關(guān)。濃度在5%以下時(shí)鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而增加;當(dāng)濃度大于5%時(shí),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(xiàn)象可以用鹽溶液里的氧含量來(lái)解釋?zhuān)}溶液里的氧含量與鹽的濃度有關(guān)。在低濃度范圍內(nèi),氧含量隨鹽濃度的增加而增加,但是,當(dāng)鹽濃度增加到5%時(shí),氧含量達(dá)到相對(duì)的飽和,如果鹽濃度繼續(xù)增加,氧含量則相應(yīng)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(duì)于鋅、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(duì)鹽霧試驗(yàn)的結(jié)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(shí),它的投影面積最大,樣品表面承受的鹽霧量也最多,因此腐蝕最嚴(yán)重。研究結(jié)果表明:鋼板與水平線成45度角時(shí),每平方米的腐蝕失重量為250g,鋼板平面與垂直線平行時(shí),腐蝕失重量為每平方米140g。GB/T2423.17-93標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“平板狀樣品的放置方法,應(yīng)該使受試面與垂直方向成30度角?!?/span>
05 鹽溶液的pH值
鹽溶液的pH值是影響鹽霧試驗(yàn)結(jié)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(qiáng)腐蝕性也越強(qiáng)。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等電鍍件的鹽霧試驗(yàn)表明,鹽溶液的pH值為3.0的醋酸鹽霧試驗(yàn)(ASS)的腐蝕性比pH值為6.5~7.2的中性鹽霧試驗(yàn)(NSS)嚴(yán)酷1.5~2.0倍。由于受到環(huán)境因素的影響,鹽溶液的pH值會(huì)發(fā)生變化。
06 鹽霧沉降量和噴霧方式
鹽霧顆粒越細(xì),所形成的表面積越大,被吸附的氧量越多,腐蝕性也越強(qiáng)。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微米的鹽霧顆粒表面所吸附的氧量與顆粒內(nèi)部溶解的氧量是相對(duì)平衡的。鹽霧顆粒再小,所吸附的氧量也不再增加。
傳統(tǒng)的噴霧方法包括氣壓噴射法和噴塔法,最明顯的缺點(diǎn)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并通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入試驗(yàn)區(qū),解決了鹽霧沉降量均勻性差的問(wèn)題,而且鹽霧顆粒直徑更小。不同的噴霧方法對(duì)鹽溶液的pH值也會(huì)產(chǎn)生影響。
不使用壓縮空氣的超聲霧化法對(duì)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(yàn)結(jié)果的表述
鹽霧試驗(yàn)的目的是為了考核產(chǎn)品或金屬材料的耐鹽霧腐蝕質(zhì)量,而鹽霧試驗(yàn)結(jié)果判定正是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的宣判,它的判定結(jié)果是否正確合理,是正確衡量產(chǎn)品或金屬抗鹽霧腐蝕質(zhì)量的關(guān)鍵。鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的表述有很多種方法,下面簡(jiǎn)單介紹幾種常用的表述方法。
01 按照腐蝕物的外觀特征進(jìn)行表述
這種方法是根據(jù)鹽霧試驗(yàn)后腐蝕物的外觀特征來(lái)進(jìn)行表述,常見(jiàn)電鍍件鹽霧試驗(yàn)后腐蝕特征。
02 按照腐蝕面積的百分比進(jìn)行表述
這種方法適應(yīng)于平板狀樣品。如果試驗(yàn)時(shí)間較短或樣品外形復(fù)雜,腐蝕面積較難測(cè)定。
ISO 10289 (GB/T 6461)金屬基體上金屬和無(wú)機(jī)覆蓋層腐蝕評(píng)價(jià)
保護(hù)評(píng)級(jí)(RP)與外觀評(píng)級(jí)(RA)
式中:A:腐蝕覆蓋面積占總面積的百分?jǐn)?shù);R:保護(hù)等級(jí),分為0~10級(jí)。
覆蓋層分類(lèi)及主觀評(píng)價(jià)
03 按重量增減表述
這種方法是根據(jù)腐蝕物會(huì)造成樣品重量發(fā)生變化,稱量樣品在試驗(yàn)前后重量變化,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(shí)對(duì)樣品自身又不起化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)溶劑,把試驗(yàn)后樣品上的腐蝕物溶解掉,讓試驗(yàn)后樣品的重量比試驗(yàn)前輕的一種表述方法。失重法的表示方法為:試驗(yàn)后單位試樣面積失去重量的數(shù)值。增重法直接測(cè)量試驗(yàn)后單位試樣面積增加重量的數(shù)值。
鹽霧測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)鹽霧試驗(yàn)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(guī)定,另外還對(duì)鹽霧試驗(yàn)箱性能提出技術(shù)要求。同種產(chǎn)品采用哪種鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)鹽霧試驗(yàn)的特性和金屬的腐蝕速度及對(duì)鹽霧的敏感程度選擇。
ISO 7253-1996(涂料) BS 3900-F12-1997(涂料)
BS 7479:1991 IEC 60068-2-11:1981
GB/T 10125-1997(涂料) GB 2423.17-2008
DIN 50021-1988
ASTM B368-09 ISO 9227-2006
DIN 50021-1988 BS 7479:1991
ASTM B368-09 ISO 9227-2006
DIN 50021-1988 BS 7479:1991
ASTM D6899-2003 ASTM G85-02e1 Annex A5
ISO 11997-1:2005 ISO 11997-2:2000 SAE J2334:2002
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