电镀零件和组件的腐蚀测试类型

生锈会对金属造成严重破坏,因此腐蚀测试是大多数在制造过程中大量使用金属的公司的常见做法。

多年来,已经开发了许多测试协议,包括循环腐蚀测试、盐雾测试、湿度测试、Kesternich 室测试和专门模拟指定镀层(如铬、镍、铜等)特定条件的专门测试。

使用电镀的行业

电镀是各种工业应用中常用的工具。以下是其中一些行业的示例。

汽车电镀

大多数拥有汽车的人都经历过生锈,汽车制造商一直在寻找新的更好的方法来保护他们的产品。如今在汽车制造商中流行的是一种锌镍电镀溶液,它可以抑制外部和内部零件(包括催化转换器和塑料零件)生锈。

电子电镀电子行业经常使用镀金,因为它可以提供电子产品(包括半导体和连接器)所需的导电性和耐腐蚀性水平。对于电路板和其他部件,镀铜比镀金更便宜。

钯镍合金和钯钴合金可为手机、个人电脑电池和其他电子设备提供有效保护。

医疗设备电镀

除其他好处外,电镀还用于提高医疗设备的生物相容性和耐腐蚀性。在SPC,金、银、铂系等贵金属被用于医疗器械的电镀。

锡通常用于涂覆MRI 装置中的钨和铅组件。用于关节置换的钛部件也有涂层。

航空航天金属电镀

钛的高强度重量比使其成为航空航天工业中常用的制造材料。镍和铜电镀提供不凡的防腐蚀和磨损保护。铜电镀也可用于热处理应用。

与磷酸盐涂层相关的一个常见误解是它们可以成为防腐蚀的最终保护。它们的有效之处在于提高有机涂料的性能,如油漆和油。它们还可以提高蜡和绘图化合物的防锈效果。这并不是说磷酸盐根本不提供任何腐蚀保护——只是达不到其他涂层提供的保护水平。

涂层失效可能需要长达六个月的时间才会发生,到那时再采取保护措施就太晚了。出于这个原因,加速测试方法可用于评估几天或几周内的相对腐蚀效果。

但要注意——加速腐蚀测试只是腐蚀开始的一个指标,在某些条件下可能并不可靠。为什么?每个腐蚀测试都涉及许多变量,如果测试不受控制,其中任何一个都会影响结果。

例如,在涂有不同涂料的同一涂层系统的部件上,结果出现巨大差异的情况并不少见。更具体地说,以湿度测试为例,一种油漆可能会在 24 小时内变质,而另一种可能会持续 2000 小时。而且这甚至没有考虑诸如油漆应用方法差异等变量。

因此,控制生产喷漆过程很重要。以下是决定喷漆件性能水平的五个关键:

温度和烘烤时间是特别重要的。固化涂料由导致涂料形式发生变化的化学反应组成。如果没有应用适当的温度和烘烤时间,则将损害所需的最终结果——高质量的油漆涂层。同样,粘度会随着大气压力和湿度的变化而变化,粘度差会影响油漆的铺展性和覆盖质量——较厚的涂层比较薄的涂层提供更好的保护。

固化时间也很重要。这是完成油漆聚合并产生最终产品所需的时间。

湿度测试是衡量耐腐蚀性的可靠测试之一,因为它与现场性能相关并且没有可控变量。不过,结果是相对的,因为需要控制的变量太多。

典型的湿度测试柜是密封和防潮的,并具有向一侧倾斜的顶部。倾斜的设计引导顶部收集的冷凝水沿着机柜的侧面流下,而不是雨点落在被测试的部件上。

在湿度测试中,温度设置为 100 华氏度,可接受上下 2 度的变化,相对湿度为 100%。水分可以通过雾化进入机柜。也可以通过在装有装满蒸馏水(或去离子水)的水箱的机柜内循环小风扇来添加。这些被称为再循环湿度柜。

然而,更常见的是包含储水器但不循环水分的橱柜。这些冷凝柜会导致湿气更早分解,因为它们比循环柜收集更多的水。在大多数情况下,要测试的面板放在机柜内的架子上。面板放置在与垂直方向成 15° 到 30° 的角度,因此面板接收等量的冷凝水 — 至少在一侧。然后观察向上的一侧是否失效。

偏离垂直角度是一个经常被忽视的关键要求,导致无法重现的结果。另一个应该注意的变量是冷凝。它并不同样存在于机柜的所有区域。冷凝量因每个单元的结构而异。

与盐雾测试相关的变量太多,结果甚至不如湿度测试可靠。整体外观相似,只是盐雾柜比湿度柜大。对于盐雾柜,有一个装满水的槽环绕着顶唇的周边,盖子防止盐雾逸出。它是这样工作的:

水被添加到饱和塔中,然后通过空气输送并通过位于柜内的喷嘴吹出。喷嘴安装在虹吸阀上,虹吸阀从储液器中吸取盐溶液。

然后盐溶液与进入的水饱和空气混合,在机柜中产生盐雾。雾被收集在一个烧瓶中,并根据所需的浓度进行测试。

起初,使用 20% 盐溶液的测试被认为是足够的,但 5% 的溶液是更严格的测试,并已成为金属表面处理公司的行业标准测试。这是因为盐的化学活性随着水量的增加而增加。

进行盐雾测试时,确保盐不含碘,并且在与蒸馏水或去离子水混合时产生适当的 pH 值。前段时间,对 ASTM 规范进行了修订,加入了自动水位控制,并将雾化喷嘴重新定位到位于盐雾柜中心的塔上,以改善盐雾分布。以前,喷嘴位于机柜的底部附近和一端。

贮液器内的盐液每48小时换新一次,柜体应在95度正负2度下连续运行。很明显,即使在考虑与准备和观察面板相关的变量之前,也有许多因素会影响机柜的性能:水位、气压、pH 值、雾化喷嘴的位置及其清洁度、盐溶液的频率是否刷新、所用盐的类型、盐溶液的浓度和柜温。

因此,与传统盐雾试验相比,循环试验与室外条件的相关性更好。它们非常适合评估电偶腐蚀和缝隙腐蚀等。

与传统的稳态测试相比,循环腐蚀测试是执行盐雾测试的更现实的方法。因为实际的大气暴露通常包括潮湿和干燥条件,所以将加速实验室测试与这些条件保持一致是有意义的。研究表明,循环腐蚀测试获得的腐蚀速率与室外条件一致。

循环腐蚀测试可用于评估各种腐蚀类型,但对电偶腐蚀和缝隙腐蚀特别有效。

浸泡测试包括将油漆面板浸入水中一段时间,寻找起泡的早期迹象,类似于前面描述的湿度测试。常见的方法是将面板浸入保持在95至100华氏度的蒸馏水或去离子水中。一些变化包括:

使用自来水,虽然蒸馏水和去离子水具有更好的穿透能力,导致更恶劣的测试环境。

只淹没面板的一半,观察面板与水相遇的情况。

改变水温70度到大约212度。

将面板浸泡在与各种化学品混合的水中或溶剂中。

这是具有代表性的测试,但可能需要长达两年的时间才能完成。这是因为油漆涂层可以完全固化——在温度、湿度和降水变化的正常条件下。