盐雾试验原理
金属材料大多数的腐蚀发生在大气环境中,大气中含有氧气、湿度、温度变化和污染物等腐蚀成分和腐蚀因素。盐雾腐蚀就是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀。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—电解质溶液一高电位杂质”微电池系统,发生电子转移,作为阳极的金属出现溶解,形成新的化合物即腐蚀物。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。
盐雾试验分类
盐雾试验主要分为4种:中性盐雾试验(NSS)、乙酸盐雾试验(AASS)、铜加速乙酸盐雾试验(CASS)、交变盐雾试验。
中性盐雾试验(NSS试验)
中性盐雾试验是出现最早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1~2ml/80cm².h之间。
中性盐雾试验适用于:金属及其合金,金属覆盖层(阳极性或阴极性),转化膜,阳极氧化膜,金属基体上的有机涂层。
乙酸盐雾试验(ASS试验)
乙酸盐雾试验(AASS试验)是在制备的盐溶液中加入适量的冰乙酸,以保证盐雾箱内收集液的pH值为3.1~3.3,溶液变成酸性,最后形成的盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS试验快3倍左右。如初配制的溶液pH值为3.0~3.1,则收集液的pH值一般在3.1~3.3范围内。pH值的测量应在25℃±2℃用酸度计测量,也可用测量精度不大于0.1的精密pH试纸进行日常检测。溶液的pH 值可用冰乙酸或氢氧化钠调整。
乙酸盐雾试验适用于:铜+镍+铬或镍+铬装饰性镀层,也适用于铝的阳极氧化膜。
铜加速乙酸盐雾试验(CASS试验)
铜加速乙酸盐雾试验(CASS试验)在制备的盐溶液中,加入氯化铜(CuCl2·2H2O),其浓度为0.26 g/L±0.02 g/L(即 0.205g/L±0.015 g/L无水氯化铜),强烈诱发腐蚀,它的腐蚀速度大约是NSS试验的 8倍。
铜加速乙酸盐雾试验适用于:铜+镍+铬或镍+铬装饰性镀层,也适用于铝的阳极氧化膜。
交变盐雾试验
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。
盐雾试验标准
关于盐雾试验的标准很多,比较常用的有《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》(GB/T 10125-2021)、《电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ka:盐雾》(GB/T 2423.17-2008)、《环境试验 第2部分:试验方法 试验Kb:盐雾,交变(氯化钠溶液)》(GB/T 2423.18-2012)、《军用装备实验室环境试验方法 第11部分:盐雾试验》(GJB 150.11A-2009)等,相关标准的内容对比如下图:
其他行业的盐雾试验的检测标准如下:
1)装备:GJB 150.11A-2009适用于对装备进行盐雾试验。
2)机载电子设备:RTCA/DO-160G适用于航空设备进行盐雾试验。
3)电工电子产品:GB/T 2423.17-2008/IEC 60068-2-11:1981适用于比较具有相拟结构的试样的抗盐雾腐蚀的能力,也适用于评定保护性涂层的质量以及均匀性,不适合作为通用的盐雾腐蚀试验和含盐大气中使用的单个试样的评定。
4)电子及电气元件:GJB 360.2确定元件耐盐雾腐蚀的能力。可以用来评定金属或非金属防护层的质量和均匀性。
5)民用飞机机载设备:HB 6167.12-2014规定了民用飞机机载设备盐雾环境试验条件和试验方法。适用于民用飞机上会受到盐雾影响的机载设备。
6)分析仪器:GB/T 11606-2007适用于考核仪器 用材料及其防护层和某些仪器抗盐雾腐蚀的能力,不适用于作为通用的腐蚀试验方法和在含盐分大气中工作的仪器。
7)金属材料:GB/T 10125-2021适用于评价金属材料及覆盖层的耐蚀性,被测试对象可以具有永久性或暂时性防蚀性能的,也可以是不具有永久性或暂时性防蚀性能的。
8)光学和光子学仪器:GB/T 12085.4-2022描述了光学和光子学盐雾试验的环境试验方法,适用于光学和光子学仪器,包括来自其他领域的组件(如机械、化学和电子设备)的盐雾试验。可用于评估光学及其他功能性涂(镀)层的抗盐雾腐蚀的能力及评估金属及非金属涂(镀)层的抗盐雾腐蚀的效果,提早发现材料组合的不合理性。不适用于通用的腐蚀试验、自然海洋环境的真实的复现、与安装好的装置相分离的零、部件的防腐蚀措施的考核。
9)舰船电子设备:GJB 4.11-1983规定了舰船电子设备的元、器件或零部件的盐雾试验。试验目的是确定电子、元器件或零部件的盐雾腐蚀的能力。主要用以评定金属保护层的质量及其均匀性,特别适用于对类拟保护层进行比较。
盐雾试验国际标准
ASTM B117(美国材料与试验协会标准)
ASTM B117 主要提供了盐雾试验的操作规范,并没有详细规定如何划分腐蚀等级或评估腐蚀结果。通常,ASTM B117试验后需要根据其他相关标准或客户要求来评定样品的腐蚀情况。
评估标准:根据腐蚀程度(例如锈蚀、起泡、脱漆等)来进行视觉评估或采用定量方法评估,如失重法(weight loss),以确定材料的耐腐蚀性能。
ISO 9227(国际标准化组织标准)
ISO 9227 同样是关于盐雾试验的标准,和ASTM B117类似,它也没有具体的腐蚀等级,而是通过实际测试结果进行评估。
评估标准:在ISO体系下,腐蚀等级通常基于其他相关ISO标准,例如:
ISO 10289:定义了腐蚀保护性能的等级评定。
评估方法:在ISO 10289中,腐蚀等级分为“保护等级”和“外观等级”,并用数字表示。通常,最高等级为10,表示无腐蚀损伤,最低等级为0,表示严重腐蚀。
GB/T 10125(中国国家标准)
GB/T 10125 是中国的盐雾试验标准,类似于ISO 9227。
评估标准:在相关的中国国家标准(如GB/T 6461、GB/T 9789)中规定了盐雾试验后的腐蚀等级。例如:
GB/T 6461-2002:规定了金属和涂层在不同腐蚀时间下的评级标准。
等级划分:类似ISO 10289,等级从0到10不等,10表示无明显变化,0表示全面严重腐蚀。
ISO 10289(耐腐蚀等级标准示例)
保护等级(Protection Rating):
10:无腐蚀
9:< 0.1% 腐蚀面积
8:0.1% – 0.25% 腐蚀面积
7:0.25% – 0.5% 腐蚀面积
6:0.5% – 1.0% 腐蚀面积
5:1.0% – 2.5% 腐蚀面积
4:2.5% – 5.0% 腐蚀面积
3:5.0% – 10% 腐蚀面积
2:10% – 25% 腐蚀面积
1:25% – 50% 腐蚀面积
0:> 50% 腐蚀面积
盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品、耐腐蚀性能的环境试验,试验结果与溶液浓度、PH值、试验温湿度、样品的摆放等诸多因素相关。
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