人工模擬鹽霧環(huán)境試驗是利用鹽霧試驗機在其體積空間內模擬鹽霧環(huán)境,以評估產品的耐鹽霧腐蝕性能。與自然環(huán)境相比,人工模擬鹽霧環(huán)境中的NaCl濃度??梢允且话阕匀画h(huán)境鹽霧含量的幾倍或幾十倍,增加腐蝕速度,可在短時間內得出評價結果。
鹽霧試驗的分類:鹽霧試驗按試驗溶劑和溫度變化可分為中性鹽霧試驗NSS、乙醋酸鹽霧試驗AASS、銅加速醋酸鹽霧CASS及交變鹽霧試驗等四種類型。
1、四類鹽霧試驗條件
中性鹽霧試驗(NSS)是出現(xiàn)很早目前應用領域較廣的一種加速腐蝕試驗方法。試驗條件為連續(xù)鹽霧,溫度35℃,百分之5的NaCl溶液;NaCl的溶液pH值在6.5~7.2之間;鹽霧沉降量為1~2mL/h(80cm2)。
GB/T10125推薦的時間為(2h、6h、24h、48h、72h、96h、144h、240h、480h、720h、1000h)
乙酸鹽霧試驗(AASS)是在中性鹽霧試驗的基礎上發(fā)展起來的。試驗條件是NSS的基礎上,在百分之5的NaCl溶液中加入一些冰乙酸,使溶液的pH值降為3.1~3.3之間,形成酸性鹽霧,試驗溫度35℃。
GB/T10125推薦的時間為(2h、6h、24h、48h、72h、96h、144h、240h、480h、720h、1000h)
銅加速醋酸鹽霧試驗(CASS)的試驗條件是在0.26g/L的NaCl溶液中加入LV化銅(CuCl2·2H2O),pH值為3.1~3.3,試驗溫度50℃。
GB/T10125推薦的時間為(2h、6h、24h、48h、72h、96h、144h、240h、480h、720h、1000h)
交變鹽霧試驗是一種綜合鹽霧試驗,即將鹽霧、濕熱等測試條件進行組合循環(huán),模擬復雜環(huán)境。按照GB/T2423.18-2012標準要求,鹽霧溫度35℃,NaCl的溶液pH值在6.5~7.2之間,規(guī)定了6種嚴酷度等級。
嚴酷等級(1)和(2)適用于試驗在海洋環(huán)境或在近海地區(qū)使用的產品,一個循環(huán)。其中嚴酷等級(1)適用于試驗在大部分使用壽命期間暴露于這種環(huán)境的產品(例如船用雷達、甲板設備);嚴酷等級(2)適用于試驗可能經常暴露于海洋環(huán)境、但通常會受封閉物保護的產品(如船橋或在控制室內使用的航海設備);嚴酷等級(3)至(6)適用于通常在含鹽大氣與干燥大氣直接頻繁交替使用的產品,例如汽車級零部件。
嚴酷等級(1)和(2)將實驗程序分成若干個規(guī)定的噴霧周期,每個噴霧周期之后接一個濕熱貯存周期,噴鹽溫度在15℃~35℃之間,貯存條件為溫度40℃,相對濕度百分之93。嚴酷等級(3)至(6)將實驗程序分若干規(guī)定的試驗循環(huán)。每個試驗循環(huán)的組成為:顯示四個噴霧周期,每個噴霧周期之后都緊跟著一個濕熱貯存周期,在噴霧和濕熱貯存之后再在試驗標準大氣條件下貯存一個周期。噴鹽溫度在15℃~35℃之間,貯存條件為溫度40℃,相對濕度百分之93。
2、鹽霧的腐蝕機理
鹽霧對金屬材料的腐蝕是以電化學作用而逐漸地損壞的,主要是導電的鹽溶液滲入金屬內部發(fā)生了電化學反應,形成“低電位金屬-電解質溶液-高電位雜質”的原電池系統(tǒng),從而發(fā)生電子轉移,陽級金屬出現(xiàn)溶解,然后形成新的化合物,即腐蝕生成物。同理對于金屬保護層和涂層的鹽霧腐蝕機理也一樣。
GJb548-2005方法1009對于腐蝕生成物的定義是指腐蝕作用的結果(即銹或氧化鐵、氧化鎳、氧化錫等)。腐蝕生成物可能在原來腐蝕部位,或者由于鹽霧的流動或蔓延而覆蓋非腐蝕區(qū)域。
鹽霧腐蝕破壞過程中起主要作用的是Cl-,Cl-半徑較小,只有1.81×10-10m,因此具有很強的穿透能力,容易穿透金屬氧化層和防護層進入到金屬內部,破壞金屬的鈍態(tài)。同時,Cl-具有一定的水合能,容易吸附在金屬表面的孔隙、裂縫等位置,取代保護金屬氧化層中的氧,致使金屬受到破壞。
鹽溶液的電化學腐蝕過程如下:
陽級:金屬以水化離子的形式進入溶液,并把當量的電子留在金屬
Me→Me+++2e
Me+++nH2O→Me--.2H2O或Me+nH2O→Me++.nH2O+2e電子從陽級流到陰級
陰級:留在金屬中的剩余電子被氧去級化,NaCl通過擴散或對流,到達陰級表面,吸收電子而成為氫氧根離子:1/2O2+H2O+2e→2OH-,溶液中NaCl溶液離解,同時生成腐蝕物。
NaCl→Na++Cl
2Me+++2Cl-+2OH-→http://MeCl2.Me(OH)2
除了Cl-外,鹽霧腐蝕機理還受溶解在鹽溶液里(實質上是溶解在試樣表面的鹽液膜)氧的影響。氧能夠引起金屬表面的去級化過程,從而加速陽級金屬溶解。
另外,由于鹽霧試驗過程中的持續(xù)噴霧,不斷沉降在試樣表面上的鹽液膜使含氧量始終保持在接近飽和狀態(tài)。腐蝕物的生成,使?jié)B入金屬缺憾里鹽溶液的體積逐漸膨脹,因此導致了金屬內應力的加大,引起應力腐蝕,涂層鼓起。
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