你不了解的盐雾测试知识还有多少?

  • 什么样的样品适合做盐雾测试?

  • 1h盐雾等于自然腐蚀的多长时间?

  • 盐雾结果的评价方法林林总总,该如何来选取?

  • 盐雾测试过程中的影响因素又有哪些?

盐雾腐蚀背景及机理

盐雾腐蚀是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀,大气中含有氧气、湿度、温度变化和污染物等均构成了相关的腐蚀成分和因素。盐雾对金属材料的腐蚀,主要是导电的盐溶液渗入金属内部发生电化学反应,形成“低电位金属-电解质溶液-高电位杂质”微电池系统,发生电子转移。

  • 阳极:金属失去电子而变成金属阳离子,并以水化离子的形式进入溶液,同时把相当的电子留在金属中。

    Me+nH2O           Me2+· nH2O+2e-

  • 阴极:留在阴极金属中的剩余电子,被氧去极化,还原并吸收电子,成为氢氧根离子。

    O2+nH2O+4e-           4OH-

  • 电解液:氯化钠离解而生成钠离子和氯离子,部分氯离子、金属离子和氢氧根离子反应成金属腐蚀物。

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

盐雾腐蚀破坏过程中起主要作用的是氯离子。它具有很强的穿透本领,容易穿透金属氧化层进入金属内部,破坏金属的钝态。同时,氯离子具有很小的水合能,容易被吸附在金属表面,取代保护金属的氧化层中的氧,使金属受到破坏。

除了氯离子外,盐雾腐蚀机理还受溶解于盐溶液里(实质上是溶解在试样表面的盐液膜)氧的影响。氧能够引起金属表面的去极化过程,加速阳极金属溶解,由于盐雾试验过程中持续喷雾,不断沉降在试样表面上的盐液膜,使含氧量始终保持在接近饱和状态。腐蚀产物的形成,使渗入金属缺陷里的盐溶液的体积膨胀,因此增加了金属的内部应力,引起应力腐蚀,导致保护层鼓起。

盐雾腐蚀的危害

  • 盐雾腐蚀会破坏金属保护层,使它失去装饰性,降低机械强度;

  • 一些电子元器件和电器线路,由于腐蚀而造成电源线路中断,特别是在有振动的环境中,尤为严重;

  • 当盐雾降落在绝缘体表面时,将使表面电阻降低;绝缘体吸收盐溶液后,它的体积电阻将降低四个数量级;

  • 机械部件或运动部件的活动部位由于腐蚀物的产生,而增加摩擦力以至造成运动部件被卡死;

盐雾测试分类

盐雾测试分为二大类,一类为天然环境暴露试验,另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。与天然环境相比,人工盐雾环境中的氯化物浓度,可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍,腐蚀速度大大提高,对产品进行盐雾试验,得出结果的时间也大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验,待其腐蚀可能要1年,而在人工模拟盐雾环境条件下试验,只要24小时,即可得到相似的结果。

人工模拟盐雾试验包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。

1、中性盐雾试验

是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。一般情况下,它采用5%的氯化钠盐水溶液,溶液PH值调在中性范围(6.5~7.2)作为喷雾用的溶液。试验温度均取35℃,要求盐雾的沉降率在1~3ml/80cm2.h之间,沉降量一般都是1~2ml/80cm2.h之间。

2、醋酸盐雾试验

是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它是在5%氯化钠溶液中加入一些冰醋酸,使溶液的PH值降为3左右,溶液变成酸性,最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS试验快3倍左右。

3、铜盐加速醋酸盐雾试验

是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀试验,试验温度为50℃,盐溶液中加入少量铜盐—氯化铜,强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度大约是NSS试验的8倍。

4、交变盐雾试验

是一种综合盐雾试验,它实际上是中性盐雾试验加恒定湿热试验。它主要用于空腔型的整机产品,通过潮态环境的渗透,使盐雾腐蚀不但在产品表面产生,也在产品内部产生。它是将产品在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换,最后考核整机产品的电性能和机械性能有无变化。

GB/T 10125中4种盐雾测试方法的对比

GB/T 10125中4种盐雾测试方法的对比

影响盐雾测试的因素

影响盐雾试验结果的主要因素包括:试验温湿度、盐溶液的浓度、样品放置角度、盐溶液的pH值、盐雾沉降量和喷雾方式等。

1、试验温湿度

温度和相对湿度影响盐雾的腐蚀作用。金属腐蚀的临界相对湿度大约为70%。当相对湿度达到或超过这个临界湿度时,盐将潮解而形成导电性能良好的电解液。当相对湿度降低,盐溶液浓度将增加直至析出结晶盐,腐蚀速度相应降低。

试验温度越高盐雾腐蚀速度越快。国际电工委员会IEC60355:1971《AN APPRAISALOFTHE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTINGFORATMOSPHERICCORROSION》标准指出:“温度每升高10℃,腐蚀速度提高2~3倍,电解质的导电率增加10~20%”。这是因为温度升高,分子运动加剧,化学反应速度加快的结果。对于中性盐雾试验,大多数学者认为试验温度选在35℃较为恰当。如果试验温度过高,盐雾腐蚀机理与实际情况差别较大。

2、盐溶液的浓度

盐溶液的浓度对腐蚀速度的影响与材料和覆盖层的种类有关。浓度在5%以下时钢、镍、黄铜的腐蚀速度随浓度的增加而增加;当浓度大于5%时,这些金属的腐蚀速度却随着浓度的增加而下降。上述这种现象可以用盐溶液里的氧含量来解释,盐溶液里的氧含量与盐的浓度有关。在低浓度范围内,氧含量随盐浓度的增加而增加,但是,当盐浓度增加到5%时,氧含量达到相对的饱和,如果盐浓度继续增加,氧含量则相应下降。氧含量下降,氧的去极化能力也下降即腐蚀作用减弱。但对于锌、镉、铜等金属,腐蚀速度却始终随着盐溶液浓度的增加而增加。

3、样品的放置角度

样品的放置角度对盐雾试验的结果有明显影响。盐雾的沉降方向是接近垂直方向的,样品水平放置时,它的投影面积最大,样品表面承受的盐雾量也最多,因此腐蚀最严重。研究结果表明:钢板与水平线成45度角时,每平方米的腐蚀失重量为250g,钢板平面与垂直线平行时,腐蚀失重量为每平方米140g。GB/T2423.17-93标准规定“平板状样品的放置方法,应该使受试面与垂直方向成30度角。”

4、盐溶液的pH值

盐溶液的pH值是影响盐雾试验结果的主要因素之一。pH值越低,溶液中氢离子浓度越高,酸性越强腐蚀性也越强。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等电镀件的盐雾试验表明,盐溶液的pH值为3.0的醋酸盐雾试验(ASS)的腐蚀性比pH值为6.5~7.2的中性盐雾试验(NSS)严酷1.5~2.0倍。由于受到环境因素的影响,盐溶液的pH值会发生变化。

5、盐雾沉降量和喷雾方式

盐雾颗粒越细,所形成的表面积越大,被吸附的氧量越多,腐蚀性也越强。自然界中90%以上盐雾颗粒的直径为1微米以下,研究成果表明:直径1微米的盐雾颗粒表面所吸附的氧量与颗粒内部溶解的氧量是相对平衡的。盐雾颗粒再小,所吸附的氧量也不再增加。

传统的喷雾方法包括气压喷射法和喷塔法,最明显的缺点是盐雾沉降量均匀性较差,盐雾颗粒直径较大。超声雾化法借用超声雾化原理将盐溶液直接雾化成盐雾并通过扩散进入试验区,解决了盐雾沉降量均匀性差的问题,而且盐雾颗粒直径更小。不同的喷雾方法对盐溶液的pH值也会产生影响。

不使用压缩空气的超声雾化法对盐溶液pH值的影响不大,而利用压缩空气喷雾的气压喷射法和喷塔法,盐溶液的pH值变化明显。

盐雾试验结果的表述

盐雾试验的目的是为了考核产品或金属材料的耐盐雾腐蚀质量,而盐雾试验结果判定正是对产品质量的宣判,它的判定结果是否正确合理,是正确衡量产品或金属抗盐雾腐蚀质量的关键。盐雾试验结果的表述有很多种方法,下面简单介绍几种常用的表述方法。

1、按照腐蚀物质的外观特征进行表述

这种方法是根据盐雾试验后腐蚀物的外观特征来进行表述,常见电镀件盐雾试验后腐蚀特征。

2、按照腐蚀面积的百分比进行表述

这种方法适应于平板状样品。如果试验时间较短或样品外形复杂,腐蚀面积较难测定。

ISO 10289  (GB/T 6461)金属基体上金属和无机覆盖层腐蚀评价


保护评级(RP)与外观评级(RA)

式中:A:腐蚀覆盖面积占总面积的百分数;R:保护等级,分为0~10级。

覆盖层分类及主观评价

3、按重量增减表述

这种方法是根据腐蚀物会造成样品重量发生变化,称量样品在试验前后重量变化,分为失重法和增重法。失重法就是使用能够溶解腐蚀物,同时对样品自身又不起化学反应的化学溶剂,把试验后样品上的腐蚀物溶解掉,让试验后样品的重量比试验前轻的一种表述方法。失重法的表示方法为:试验后单位试样面积失去重量的数值。增重法直接测量试验后单位试样面积增加重量的数值。

盐雾测试相关标准

盐雾试验标准是对盐雾试验条件,如温度、湿度、氯化钠溶液浓度和PH值等做的明确具体规定,另外还对盐雾试验箱性能提出技术要求。同种产品采用哪种盐雾试验标准要根据盐雾试验的特性和金属的腐蚀速度及对盐雾的敏感程度选择。

1)盐雾测试标准总结:

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

2)酸性盐雾测试标准:

ASTM B368-09  ISO 9227-2006

DIN 50021-1988  BS 7479:1991

3)铜离子加速盐雾测试标准

ASTM B368-09  ISO 9227-2006

DIN 50021-1988  BS 7479:1991

4)循环盐雾测试标准

ASTM D6899-2003  ASTM G85-02e1 Annex A5

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

WSK-M2G299  GM4298P  GM4476P  GM9540P

盐雾设备展示

盐雾试验是考核产品或材料抗盐雾腐蚀能力的重要手段,试验结果的科学性、合理性至关重要。影响盐雾试验结果稳定性和一致性的因素很多,要提高盐雾试验结果的有效性,试验技术是关键。因此试验人员不仅需要具备扎实的专业知识和专业技能,还需要丰富的实践经验和对产品的全面了解,从化学和环境工程、材料、结构和工艺等多学科领域去认识盐雾试验,科学合理地表述试验结果,更好地为产品选材、结构设计、工艺选择、产品运输存贮及使用提供有效的信息,提高产品或材料的抗盐雾腐蚀能力。

盐雾设备


盐雾设备原理图1


盐雾设备原理图2

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