淺談鹽霧試驗(yàn)的知識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)和方法
鹽是世界上分布最普遍的化合物之一,在海洋、大氣、陸地、湖泊和河流中均能發(fā)現(xiàn)鹽,鹽進(jìn)入微小液滴就能形成鹽霧環(huán)境,使物品避免暴露在鹽霧環(huán)境中是不可能的,并且鹽霧環(huán)境對(duì)機(jī)械、電子產(chǎn)品(或部件)的影響僅次于溫度、振動(dòng)、濕熱及沙塵環(huán)境。鹽霧試驗(yàn)是研發(fā)階段評(píng)價(jià)產(chǎn)品耐腐蝕能力的一項(xiàng)重要試驗(yàn),主要分為兩大類,一類為天然環(huán)境暴露試驗(yàn),既耗時(shí)又費(fèi)力,在實(shí)際中很少采用(本文不做介紹);另一類為人工加速模擬鹽霧環(huán)境試驗(yàn),其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,得出結(jié)果的時(shí)間也大大縮短。如在天然暴露環(huán)境下腐蝕1年的產(chǎn)品樣品,在人工模擬鹽霧環(huán)境條件下,只需24小時(shí)即可得到相似的結(jié)果。今天,我們就重點(diǎn)聊聊人工加速模擬鹽霧試驗(yàn)的知識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)和方法。
一、鹽霧試驗(yàn)基礎(chǔ)
1)鹽霧試驗(yàn)原理
鹽霧試驗(yàn)是一種主要利用鹽霧試驗(yàn)設(shè)備所創(chuàng)造的人工模擬鹽霧環(huán)境條件來(lái)考核產(chǎn)品、耐腐蝕性能的環(huán)境試驗(yàn)。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品而言,鹽霧中的氯化鈉在一定條件下會(huì)分解為Na+離子和Cl-離子,與金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成強(qiáng)酸性的金屬鹽,其中的金屬離子與氧氣接觸后又還原生成較穩(wěn)定的金屬氧化物,使金屬或涂層腐蝕生銹、起泡,從而出現(xiàn)構(gòu)件/緊固件腐蝕損壞,機(jī)械部組件的活動(dòng)部位阻塞引起動(dòng)部件卡死或失靈,微細(xì)導(dǎo)線/印刷線路板開(kāi)路或短路,元件腿斷裂等情形。
對(duì)于電子產(chǎn)品而言,鹽溶液的導(dǎo)電性會(huì)使絕緣體表面電阻和體積電阻大大降低,其鹽霧腐蝕物與鹽溶液的干燥結(jié)晶(鹽粒)間的電阻會(huì)比原金屬高,會(huì)增加該部位電阻和壓降,影響觸電動(dòng)作,從而影響產(chǎn)品的電性能。
2)鹽霧試驗(yàn)分類
人工鹽霧試驗(yàn)主要分為中性鹽霧試驗(yàn)、酸性鹽霧試驗(yàn)、銅離子加速鹽霧試驗(yàn)和交變鹽霧試驗(yàn)四種。中性鹽霧試驗(yàn)(NSS)是出現(xiàn)最早,應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種加速腐蝕試驗(yàn)方法。它采用5%的氯化鈉鹽水溶液,溶液PH值調(diào)在中性范圍(6-7)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/80cm2.h之間。酸性鹽霧試驗(yàn)(ASS)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。它的腐蝕速度大約是NSS試驗(yàn)的3倍。銅離子加速鹽霧試驗(yàn)(CASS)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。交變鹽霧試驗(yàn)是一種綜合鹽霧試驗(yàn),實(shí)際上是中性鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和其他試驗(yàn)的交變。主要用于空腔型的整機(jī)產(chǎn)品,通過(guò)潮濕環(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、濕熱和其他環(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。表1參照GB/T10125-2021《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》及相關(guān)材料給出了四種鹽霧試驗(yàn)的對(duì)比情況。
表1 四種鹽霧試驗(yàn)的對(duì)比列表
3)鹽霧試驗(yàn)判定
鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的判定方法主要有評(píng)級(jí)判定法、稱重判定法、腐蝕物出現(xiàn)判定法和腐蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析法。① 評(píng)級(jí)判定法是把腐蝕面積與總面積之比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),它適合對(duì)平板樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)。② 稱重判定法通過(guò)對(duì)腐蝕試驗(yàn)前后樣品的重量進(jìn)行稱重,計(jì)算出受腐蝕損失的重量來(lái)對(duì)樣品耐腐蝕程度進(jìn)行評(píng)判,它特別適用于對(duì)某種金屬耐腐蝕能力進(jìn)行考核。③ 腐蝕物出現(xiàn)判定法是一種定性的判定法,它以鹽霧腐蝕試驗(yàn)后,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)中大多采用此方法。④ 腐蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析法提供了設(shè)計(jì)腐蝕試驗(yàn)、分析腐蝕數(shù)據(jù)和確定腐蝕數(shù)據(jù)置信度的方法,它主要用于分析、統(tǒng)計(jì)腐蝕情況,而不是具體用于某一具體產(chǎn)品的質(zhì)量判定。
二、鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
關(guān)于鹽霧試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)很多,比較常用的有GB/T 10125-2021《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》、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》、GB/T 2423.18-2012《環(huán)境試驗(yàn) 第2部分:試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Kb:鹽霧,交變(氯化鈉溶液)》、GJB 150.11A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第11部分:鹽霧試驗(yàn)》等,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容對(duì)比如表2。
表2 不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)內(nèi)容對(duì)比列表
注1:GB/T 2423.18規(guī)定了8個(gè)試驗(yàn)方法,試驗(yàn)方法1和2,是鹽霧條件和濕熱條件進(jìn)行交變?cè)囼?yàn),一個(gè)周期是7d(1d為24h),試驗(yàn)方法1需要4個(gè)循環(huán)周期,試驗(yàn)方法2需要3個(gè)循環(huán)周期。試驗(yàn)方法3~6,是鹽霧條件、濕熱條件、標(biāo)準(zhǔn)大氣條件進(jìn)行交變?cè)囼?yàn),一個(gè)循環(huán)7d,試驗(yàn)方法3需要1個(gè)循環(huán)周期,試驗(yàn)方法4需要2個(gè)循環(huán)周期,試驗(yàn)方法5需要4個(gè)循環(huán)周期,試驗(yàn)方法6需要8個(gè)循環(huán)周期。試驗(yàn)方法7和8,是新版標(biāo)準(zhǔn)新增加的兩個(gè)試驗(yàn)方法,試驗(yàn)溶液由酸性鹽溶液代替中性鹽溶液,是鹽霧條件、干燥條件、濕熱條件進(jìn)行交變?cè)囼?yàn),一個(gè)周期8h,試驗(yàn)循環(huán)包括3、6、12、30、45、60、90、150、180個(gè)周期。
其他行業(yè)的鹽霧試驗(yàn)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)羅列如下,供各位朋友參考:
1)機(jī)械、金屬材料制品:GB/T 10125-2021《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》、ISO 9227:2017《Corrosion tests in artificial atmospheres-Salt spray tests》、GB/T 12967.3-2022《鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化膜及有機(jī)聚合物膜檢測(cè)方法 第3部分:鹽霧試驗(yàn)》;
2)電工電子產(chǎn)品: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 60068-2-11:2021《Environmental testing-Part 2-11:Tests- test Ka:Salt mist》、GB/T 2423.18-2021《環(huán)境試驗(yàn) 第2部分:試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Kb:鹽霧,交變(氯化鈉溶液)》(IEC 60068-2-52:2017,IDT);
3)輕工產(chǎn)品:QB/T 3826-1999《輕工產(chǎn)品金屬鍍層和化學(xué)處理層的耐腐蝕試驗(yàn)方法 中性鹽霧試驗(yàn)(NSS)法》、QB/T 3827-1999《輕工產(chǎn)品金屬鍍層和化學(xué)處理層的耐腐蝕試驗(yàn)方法 乙酸鹽霧試驗(yàn)(ASS)法》;
4)塑料制品:GB/T 12000-2017《塑料暴露于濕熱、水噴霧和鹽霧中影響的測(cè)定》(ISO 4611:2011,IDT);
5)涂料及含涂層金屬制品:GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測(cè)定》(ISO 7253:1996,IDT);
6)消防產(chǎn)品:GB 15090-2005《消防軟管卷盤》、GB 12514.1-2005《消防接口 第1部分:消防接口通用技術(shù)條件》、GB 4351.1-2005《手提式滅火器 第1部分:性能和結(jié)構(gòu)要求》、GB 8181-2005《消防水槍》;
7)金屬材料及汽車金屬零部件:GB/T 24195-2009《金屬和合金的腐蝕 酸性鹽霧、“干燥”和“濕潤(rùn)”條件下的循環(huán)加速腐蝕試驗(yàn)》(ISO 16151:2005,IDT)、GB/T 20854-2007《金屬和合金的腐蝕 循環(huán)暴露在鹽霧、“干”和“濕”條件下的加速試驗(yàn)》(ISO 14493:2001,IDT)、ISO 16701:2015 《Corrosion of metals and alloys —Corrosion in artificial atmosphere —Accelerated corrosion test involving exposure under controlled conditions of humidity cycling and intermittent spraying of a salt solution》。
三、鹽霧試驗(yàn)過(guò)程
不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)過(guò)程略有差異,本文以GJB 150.11A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第11部分:鹽霧試驗(yàn)》為例,說(shuō)明鹽霧試驗(yàn)的試驗(yàn)過(guò)程,具體包括:
1)試件預(yù)處理:應(yīng)對(duì)受污染的試件表面進(jìn)行預(yù)處理,以確保時(shí)間表面沒(méi)有污染物如油、脂或污物(灰塵)等,對(duì)試件的預(yù)處理應(yīng)盡可能少;
2)初始檢測(cè):試驗(yàn)前所有試件均應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)以目視檢測(cè)為主,必要時(shí)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電氣和機(jī)械性能檢測(cè),以取得基線數(shù)據(jù),記錄檢查結(jié)果;
3)試驗(yàn)步驟:① 調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱溫度35°C,在噴霧前試件保持該條件下至少2h;②噴霧24h(或文件規(guī)定其他時(shí)間);③ 在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下溫度(15°C∽35°C)和相對(duì)濕度不高于50%的條件下干燥試件24h(或文件規(guī)定其他時(shí)間);④ 重復(fù)以上鹽霧和干燥程序一次,完成2個(gè)循環(huán)。
4)恢復(fù):在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下用流動(dòng)水輕柔沖洗試件;
5)最終檢測(cè):對(duì)試件進(jìn)行目視檢查,必要時(shí)進(jìn)行物理和電氣性能檢測(cè),記錄試驗(yàn)結(jié)果;
6)結(jié)果分析:從物理、電氣、腐蝕三個(gè)方面進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果分析。
四、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。
1)試驗(yàn)溫濕度
鹽霧腐蝕本質(zhì)上是材料發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng),溫濕度對(duì)反應(yīng)速率有明顯的影響。試驗(yàn)溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。國(guó)際電工委員會(huì)IEC在研究大氣腐蝕加速試驗(yàn)問(wèn)題時(shí)發(fā)現(xiàn),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%。但實(shí)際鹽霧腐蝕的速率并不會(huì)隨著溫度的升高而一直加快,如果試驗(yàn)溫度過(guò)高,鹽霧腐蝕機(jī)理與實(shí)際情況就會(huì)產(chǎn)生較大差異。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。
2)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)濃度大于5%時(shí),這些金屬的腐蝕速度卻隨著濃度的增加而下降。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。
3)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。
4)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低于7. 0時(shí),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。除此之外,影響鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的因素還有:試驗(yàn)中斷、試驗(yàn)樣品清潔、試驗(yàn)樣品處理、鹽霧溶液的配置、噴霧方式、噴霧時(shí)間、壓力平衡等等因素。
五、最后的話
鹽霧試驗(yàn)是一種主要利用鹽霧試驗(yàn)設(shè)備所創(chuàng)造的人工模擬鹽霧環(huán)境條件來(lái)考核產(chǎn)品、耐腐蝕性能的環(huán)境試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與溶液濃度、PH值、試驗(yàn)溫濕度、樣品的擺放等諸多因素相關(guān)。敲黑板,在產(chǎn)品進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)時(shí),不能只簡(jiǎn)單注明依據(jù)標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)镚B/T 10125-2021《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》等標(biāo)準(zhǔn)本身沒(méi)有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)明確評(píng)判要求,不同的判定方法可能出現(xiàn)不同的試驗(yàn)結(jié)果。
六、夢(mèng)能服務(wù)與支持
1、免費(fèi)樣品
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油漆樣品適用范圍:
用于新建項(xiàng)目:驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。
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申請(qǐng)用量:在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。
2、免費(fèi)打樣
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3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)
夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
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