鹽霧試驗(yàn)是一種常見(jiàn)的耐腐蝕環(huán)境試驗(yàn),主要是通過(guò)鹽霧試驗(yàn)機(jī)來(lái)模擬自然環(huán)境下條件,考核其產(chǎn)品的表面金屬材料的耐腐蝕性能是否達(dá)標(biāo),而鹽霧試驗(yàn)主要分為自然環(huán)境暴露試驗(yàn)和人工模擬鹽霧環(huán)境試驗(yàn)這兩大類(lèi)。腐蝕速率在很大程度上取決于溫度、鹽溶液濃度、溶液PH值、鹽霧淀積率及流速等方面。
隨著溫度升高,腐蝕速度也會(huì)越快。IEC60355指出:“溫度每升高10℃,腐蝕速度將提高2~3倍,電解質(zhì)的導(dǎo)電率將增加百分之10~20”。這是因?yàn)闇囟壬?試樣表面鹽液膜中的離子運(yùn)動(dòng)加劇,化學(xué)反應(yīng)速度增快。不過(guò)由于氧在溶液中的溶解度與溫度成反比,所以當(dāng)溫度超過(guò)35℃后,腐蝕速度反而隨著溫度升高而降低。
腐蝕速度主要是受溫度與溶解在溶液中的氧含量?jī)蓚€(gè)因素所影響。
當(dāng)溫度低于35℃時(shí),雖然氧含量隨著溫度升高而降低,但在這種情況下電化學(xué)反應(yīng)所需要的氧是足夠的,腐蝕速度(即電化學(xué)反應(yīng)速度)與溫度成正比,腐蝕速度受溫度控制。
當(dāng)溫度高于35℃時(shí),隨著溫度升高而導(dǎo)致氧含量降低,從而不能滿(mǎn)足電化學(xué)反應(yīng)所需要的量。此時(shí),腐蝕速度是受溶解氧含量控制的,雖然溫度升高會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速度提高,但由于是氧在參與電化學(xué)反應(yīng),所以氧濃度下降,腐蝕速度卻隨溫度升高而降低。
在一定溫度條件下,腐蝕速度是由鹽濃度與溶解在溶液中的氧含量?jī)蓚€(gè)因素來(lái)控制的。當(dāng)溶液中氧的含量能滿(mǎn)足電化學(xué)反應(yīng)時(shí),腐蝕速度受鹽濃度控制,即Cl-濃度越大,發(fā)生的反應(yīng)越強(qiáng),腐蝕速度與濃度成正比。當(dāng)濃度增加到百分之5時(shí),氧含量達(dá)到相對(duì)的飽和,當(dāng)鹽濃度持續(xù)增加后,溶解的氧含量將逐漸降低,不能滿(mǎn)足電化學(xué)反應(yīng)的需求。這時(shí),腐蝕速度是受溶液中氧的含量來(lái)控制。雖然Cl-濃度變大,但此時(shí)起主要作用的是氧,所以腐蝕速度隨濃度的增加而變小。
溶液的pH值反映了溶液的酸堿度。pH值越低,溶液中氫離子的濃度越高,酸性越強(qiáng),腐蝕性也越強(qiáng)。所以為了使腐蝕速度穩(wěn)定在可控范圍內(nèi),應(yīng)避免NaCl受其他因素影響而引起酸性或堿性。
鹽霧淀積率是單位時(shí)間內(nèi)在試驗(yàn)區(qū)域上淀積的鹽霧量,反映了噴霧密度和均勻性。鹽霧顆粒的大小與吸附的氧含量及腐蝕性是相關(guān)的。自然界中百分之90以上的鹽霧顆粒直徑在1μm以下。有研究表明,直徑1μm的鹽霧顆粒表面所吸附的氧量與顆粒內(nèi)部溶解的氧量是相對(duì)平衡的,鹽霧顆粒再小,所吸附的氧量也不再增加。但如果液膜中的氧是靜止的,當(dāng)液膜與金屬接觸,金屬會(huì)很快腐蝕,同時(shí)液膜中的氧也很快下降,使腐蝕反應(yīng)減慢。如果液膜不斷更新,腐蝕就會(huì)連續(xù)進(jìn)行。
金屬表面液膜的更新速度隨鹽霧淀積率的增加而增快。鹽霧淀積率過(guò)低會(huì)影響金屬表面液膜的更新速度。當(dāng)?shù)矸e率小于0.3mL/cm2·d時(shí),腐蝕速度隨淀積率的增加而增加。這是因?yàn)榻饘俦砻嬉耗ぽ^薄,氧很快到達(dá)陰級(jí)表面,腐蝕率會(huì)緩慢上升,并逐漸趨于平穩(wěn);當(dāng)沉降率超過(guò)1.2mL/cm2·d時(shí),液膜將增厚,氧的擴(kuò)散距離將增加,從而到達(dá)陰級(jí)表面減緩,腐蝕速度反而不增快。
因此,控制鹽霧淀積率,保障腐蝕速度穩(wěn)定,使試驗(yàn)結(jié)果可以再現(xiàn)。一般要求鹽霧淀積率控制在1~2mL/80cm2·h范圍內(nèi)。
在鹽霧試驗(yàn)中,由于試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度、鹽溶液濃度是恒定的,在控制好鹽霧淀積率的同時(shí),試樣在鹽霧箱中的放置角度將對(duì)試驗(yàn)結(jié)果將產(chǎn)生重要影響。鹽霧試驗(yàn)是以垂直方向淀積的,在初始階段,腐蝕幾乎全部在試樣向上的一面發(fā)生,這和自然環(huán)境下的腐蝕情況存在差異。在自然環(huán)境下,試樣的兩面都會(huì)受到鹽霧腐蝕,而且有時(shí)試樣背面還更嚴(yán)重,說(shuō)明鹽霧試驗(yàn)本質(zhì)上與自然環(huán)境的不同。試樣放置角度(樣品與水平面的夾角)的變化會(huì)嚴(yán)重影響水平面上的投影面積,直接關(guān)系到試樣表面的鹽霧淀積量,一般推薦試樣的擺放角度為20℃~30℃。
在氧濃度、溫度、鹽濃度一定時(shí),流速與腐蝕速度成正比關(guān)系,流速增加會(huì)導(dǎo)致腐蝕速度的增快。
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