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1.基本原理和用途
1)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,由於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;絕緣體吸收鹽溶液後,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)部位由於腐蝕物的產(chǎn)生,而增加了磨擦力以至造成運(yùn)動(dòng)部件被卡死。
2)鹽霧腐蝕的機(jī)理
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,作為陽(yáng)極的金屬出現(xiàn)溶解,形成新的化合物即腐蝕物。金屬保護(hù)層和有機(jī)材料保護(hù)層也同樣,當(dāng)作為電解質(zhì)的鹽溶液滲入內(nèi)部後,便會(huì)形成以金屬為電極和金屬保護(hù)層或有機(jī)材料為另一電極的微電池。
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)理還受溶解於鹽溶液裡(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,由於鹽霧試驗(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入金屬缺陷裡的鹽溶液的體積膨脹,因此增加了金屬的內(nèi)部應(yīng)力,引起了應(yīng)力腐蝕,導(dǎo)致保護(hù)層鼓起
3)鹽霧試驗(yàn)
鹽霧試驗(yàn)是一種利用鹽霧試驗(yàn)設(shè)備所創(chuàng)造的人工類比鹽霧環(huán)境條件來(lái)確認(rèn)產(chǎn)品或金屬材料耐腐蝕性能的環(huán)境試驗(yàn),以測(cè)試鹽霧腐蝕後樣品性質(zhì)的改變及樣品對(duì)鹽水噴霧的抗腐蝕能力。需要進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)的產(chǎn)品主要是一些金屬產(chǎn)品,通過(guò)檢測(cè)來(lái)考察產(chǎn)品的抗腐蝕性,如鋼絲繩、高鋅鐵絲、鋼板等。
4)鹽霧試驗(yàn)的分類:
實(shí)驗(yàn)室模擬鹽霧可以分為三類: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)。
(1) 中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))是出現(xiàn)zui早目前應(yīng)用領(lǐng)域zui廣的一種加速腐蝕試驗(yàn)方法。它採(cǎi)用5%的氯化鈉鹽水溶液,溶液PH值調(diào)在中性範(fàn)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1~2ml/80cm/h。
(2) 醋酸鹽霧試驗(yàn)(ASS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,zui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(yàn)快3倍左右。
(3) 銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)(CASS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。
(4) 測(cè)試時(shí)間: 16H(zui少)
5)鹽霧試驗(yàn)的影響因素
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。
A.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)際電子電機(jī)委員會(huì)IEC60355:1971《AN APPRAISAL OF THE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTING FOR ATMOSPHERIC CORROSION》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)闇囟壬撸肿舆\(yùn)動(dòng)加劇,化學(xué)反應(yīng)速度加快的結(jié)果。對(duì)於中性鹽霧試驗(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。
B.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)濃度大於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)象可以用鹽溶液裡的氧含量來(lái)解釋,鹽溶液裡的氧含量與鹽的濃度有關(guān),在低濃度範(fàn)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)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。
C.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,樣品水準(zhǔn)放置時(shí),它的投影面積zui大,樣品表面承受的鹽霧量也zui多,因此腐蝕zui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250 g,鋼板平面與垂直線平行時(shí),腐蝕失重量為每平方米140 g。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。”
D.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。
由於受到環(huán)境因素的影響,鹽溶液的pH值會(huì)發(fā)生變化。為此國(guó)內(nèi)外的鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鹽溶液的pH值範(fàn)圍都作了規(guī)定,並提出穩(wěn)定試驗(yàn)過(guò)程中鹽溶液 pH值的辦法,以提高鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性。
F.試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間。
2、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)有:ISO 4628.3, GB/T 2423.17 ,IEC60068-2-11,ISO 4628.3, ASTM B117 , JIS-Z2371, JIS-G3141, GJB 150.1 , MIL-STD-810F, MIL-STD-883E等。
GB/T 2423.17-2008 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)-第2部分:試驗(yàn)方法-試驗(yàn)Ka:鹽霧
IEC 60068-2-11:1981 基本環(huán)境試驗(yàn).第2部分:試驗(yàn).試驗(yàn)Ka:鹽霧
ASTM B117-11鹽霧試驗(yàn)儀的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程
ASTM B368-09 銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 10125-1997 人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)
ISO 9227:2006 人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)
GB/T 2423.18-2000 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)試驗(yàn)Kb:鹽霧,交變(氯化鈉溶液)
IEC 60068-2-52:1996 環(huán)境試驗(yàn).第2部分:試驗(yàn).試驗(yàn)Kb:鹽霧,迴圈(氯化鈉溶液)
3、判定方法
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品質(zhì),而鹽霧試驗(yàn)結(jié)果判定正是對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)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品質(zhì)的關(guān)鍵。鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的判定方法有:評(píng)級(jí)判定法、稱重判定法、腐蝕物出現(xiàn)判定法、腐蝕資料統(tǒng)計(jì)分析法。
1)評(píng)級(jí)判定:把腐蝕面積與總面積之比的百分?jǐn)?shù)按一定的方法劃分成幾個(gè)級(jí)別,以某一個(gè)級(jí)別作為合格判定依據(jù),它適合平板樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2)稱重判定:通過(guò)對(duì)腐蝕試驗(yàn)前後樣品的重量進(jìn)行稱重的方法,計(jì)算出受腐蝕損失的重量來(lái)對(duì)樣品耐腐蝕品質(zhì)進(jìn)行評(píng)判,它特別適用於對(duì)某種金屬耐腐蝕品質(zhì)進(jìn)行考核。
3)腐蝕物:一種定性的判定法,它以鹽霧腐蝕試驗(yàn)後,產(chǎn)品是否產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行判定,一般產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中大多採(cǎi)用此方法。
4)腐蝕數(shù)據(jù):提供了設(shè)計(jì)腐蝕試驗(yàn)、分析腐蝕資料、確定腐蝕資料的置信度的方法,它主要用於分析、統(tǒng)計(jì)腐蝕情況,而不是具體用於某一具體產(chǎn)品的品質(zhì)判定。