防腐涂层耐盐雾性试验方法及相关标准 - 图文

防腐涂层耐盐雾性试验方法及相关标准

2009/1/23/15:19 来源：慧聪涂料网

深圳市金硕特仪器有限公司总工程师王叔孙 1.定义、目的及应用

防腐涂层的耐盐雾性是指防腐涂层对盐雾侵蚀的抵抗能力。由于沿海及近海地区的空气中富含呈弥散微小水滴状的盐雾，含盐雾空气除了相对湿度较高外，其比重也较空气大，容易沉降在各种物体上，而盐雾中的氯化物具有很强的腐蚀性，对金属材料及保护涂层具有强烈的腐蚀作用。作为耐腐蚀试验之一的耐盐雾试验标准方法，包括中性盐雾试验、醋酸-盐雾试验、铜加速的醋酸-盐雾试验（CASS试验）以及湿（盐雾）/干燥/湿气—循环腐蚀环境试验。特别中性盐雾试验被认为是评定与海洋气氛有密切关系的材料的有关性质的最有效的方法。因为它可以模拟由湿度或温度，或者由两者共同引起的某些加速作用的基本条件。可以讲耐盐雾性试验是各类防腐蚀涂料的加速性能试验中最经典、应用最广泛的检测项目，虽然对耐盐雾性试验与实际性能的相关性还是有很大的争论，但是实际应用还是非常普遍。同时耐盐雾性试验方法也是金属材料耐腐蚀性能试验的主要方法之一。所以广泛应用于评价和比较底材、前处理、涂层体系或它们的组合体的耐腐蚀情况，另外在许多工业生产、采矿、地下工程、国防工程以及鉴定程序中也成为非常有用的手段。醋酸-盐雾试验和铜加速的醋酸-盐雾试验（CASS试验）的两种方法被认为更适于钢或锌基压铸件上的装饰性镀铬、镉以及化学处理的铝上的磷化或阳极化等。而湿（盐雾）/干燥/湿气—循环腐蚀环境试验则主要用来模拟在室外侵蚀环境中发生的腐蚀过程，如海洋环境。由于与天然老化之间有很好的相关性，所以一些标准的循环己成功用于汽车工业、建筑涂料和通用型防腐蚀涂料的评价中。 2.相关标准

各国都有该试验方法的标准，内容基本相同，表1列出耐盐雾性试验方法的标准和试验参数的比较。

表1耐盐雾性试验方法，标准和相关参数标准 应用 提出单位 试验参数

GB/T 1771－1991 中国国标 (35±2)℃ ISO 7253 国际标准 (35±2)℃ ISO 11997-1:2005 国际标准 (35±2)℃ ASTM B117－1997 美国ASTM (35±2)℃ ASTM B287－1997 美国ASTM (35±2)℃ ASTM B368－1997 美国ASTM (35±2)℃ 3.试验设备和参数

（1）盐雾试验箱基本组成和工作原理

目前国内外普遍采用的试验没备是盐雾试验箱。该设备主要由盐雾箱体(喷雾室)、盐溶液贮槽、盐溶液的液位控制器、经由适当处理的压缩空气系统、一个或多个雾化喷嘴中心喷雾塔、可调式折流板、样板支架(满足与垂线的夹角是(20±5°的支撑板)、空气饱和器、箱体浸没式加热设备及必要的温度、湿度控制设备等组成。当盐溶液自溶液贮槽内导出流经液位控制器进入喷雾塔底部时，在一定压力的气流(压差)作用下，自由吸式喷嘴吸人并雾化形成密集的盐雾，经喷雾塔上部的折流板导向喷出后均匀地沉降在喷雾室内的试验样板上。仪器的结构应能保证积聚在顶堋或箱盖上的滴液不会滴在试验样板上。试验样板上的滴液也不会滴落到溶液贮槽内重新雾化。该设备除了能完成中性盐雾试验外，对于醋酸-盐雾试验、铜加速的醋酸-盐雾试验（CASS试验）只要按标准在盐溶液中加入醋酸或氯化铜与醋酸，并改变相应的试验条件，就可在普通的盐雾试验箱进行。 循环盐雾试验箱是为满足湿（盐雾）/干燥/湿气—循环腐蚀环境试验而设计的。该设备除了具备普通盐雾试验箱的所有构成外，又要增加可控温度的干热空气鼓风机及干燥空气（提供相对湿度为20%到30%之间及相对湿度(50±20)%的去油去尘空气）供给器，还有一个可编程的程序控制器。以便对试验箱内分别设置完成如喷盐雾、送干燥热风、送接近饱和的湿空气或半饱和的湿空气的循环程序。 2）试验参数设定 ①温度控制

耐中性盐雾试验及醋酸—盐雾试验的盐雾箱曝露区的温度应保持在

(35±2)℃。空气饱和器的温度应高于箱内温度(5~10)℃。用于醋酸／铜加速—盐雾试验的盐雾箱曝露区的温度应保持在(49±1)℃。 ②盐雾沉降量的控制

在盐雾箱曝露区内至少应有两个干净的由玻璃或其他化学惰性材料制成的盐雾收集器，其中一个应放在喷雾入口附近，另外一个放在远离喷雾入口处。盐雾沉降量：在最少24h周期后，开始计算所收集的溶液，每80cm2的收集器面积每小时应收集到1.0~2.0ml的盐溶液，其氯化钠溶液的浓度为5％(质量)，PH值应为6.5~7.5。 ③溶液配制

A.中性盐雾溶液的配制。

将符合GBl266化学纯的氯化钠溶解于符合GB6682三级水中，浓度为

(50±10)g/L。用PH试纸在25℃时测定试验溶液的PH值为6.5~7.5。超出范围时可加入分析纯盐酸或氢氧化钠溶液进行调整，配制好的溶液需经过滤后方可使用。

B.醋酸—盐雾溶液的配制

先将符合GBl266化学纯的氯化钠溶解于符合GB6682三级水中，浓度为(50±10)g／L然后用醋酸调节溶液的PH值，使其在3.1～3.3范围内，该PH值用所收集的盐雾样品测得。应在25℃时进行PH值测量，配制好的溶液需经过滤后方可使用。

C.铜加速的醋酸/盐雾溶液的配制

第一步将符合GBl266化学纯的氯化钠溶液于符合GB6682三级水中，浓度为(50±10)g/L。第二步在3.8升的盐水中加入试剂级的二氯化铜(CuCl221120)进行溶解充分混合。第三步用醋酸调节溶液的PH值，使其在3.1~3.3范围内，该PH值用所收集的盐雾样品测得。应在25℃时进行PH值测量，配制好的溶液需经过滤后方可使用。

④试验样板的制备、养护及预处理

除另有规定外，可按GB/T1765－79(89)《测定耐湿热、耐盐雾、耐候性(人工加速)的漆膜制备法》的规定制备和养护样板，被测样板的背面及周边可用被测产品或比被测产品更耐腐蚀的涂层体系涂覆。如做划线试验时，可用一种具有碳化钨刀尖的划线工具与样板表面接触，划出一条均匀的、划穿底材上所有有机涂层的不带毛刺的V字型切口的亮线。如需做划穿金属镀层的试验，其划穿程度应由生产厂与用户之间商定。如果用户需要，经商定也可划出几条线(交叉线、平行线)，划线质量可借助低倍放大镜观察。 ⑤样板的投试、试验及检查

养护期结束后的样板留出一块作标准板，其余3块投入试验箱内进行曝露试验。样板应表面朝上放在样板支架上，样板之间及样板与箱体之间均不允许接触，且被测样板不应层叠放置，避免液滴从上层样板溅落到下层样板上影响试验结果。样板在试板架上的排列应以有规律的间隔时间改变，例如前排与中排及后排进行交换。

盐雾试验周期比较长，一般是几佰小时、1000h、2000h和4000h，甚至更长时间也有采用。试验时间可参照相关产品标准的规定。因为标准中规定每24h需检查一次样板，故试验时间一般为24h的倍数。但也可按美国ASTMD117-1997标准中推荐的曝露周期，即12，24，48，96，200，500，720h。

表2比较一些防腐蚀涂料产品所需要通过的耐盐雾性的时间。 表2各种防腐蚀涂料耐盐雾性试验时间要求比较

标准和应用 盐雾试验时间,h 防腐蚀涂料 应用

ISO 12944:1999 480 短期效 C5-M (海洋大气) 720 中期效 和

1440 长期效 C5-1 (工业大气）

ISO20340：2003 1800（总循 长期效 海洋平台和结构物 环老化试验 C5-M（海洋大气） 时间为4200

GB/T6746-1986 600 中期效 船用油舱涂料

GB/T6823-1986 600 中期效 船舶压载舱涂料

GB/T9260-19868 200 短期效 船用水线涂料

GB/T9261-1988 200 短期效 船用甲板涂料

GB/T9262-1988 400（I型） 中期效 船用货舱涂料 200（II型）

GB/T16168-1996 4000 长期效 海洋大气段结构物

样板的检查及评定可按相关标准规定进行。不划线样板的评定可参照GB/T1740－79《漆膜耐湿热测定法》进行，该标准中详细规定了样板的检验项目如变色、起泡、生銹、脱落等及评级细则。检查时一般采用目测法并借助透明材料制成的百分格进行评判破坏程度及破坏面积，破坏程度分三个等级，其中1级最好．3级最差；

划线样板的评定可参照ASTMD1654－92《涂装了色漆或涂料的试样经受腐蚀环境后的评定》进行。标准中详细规定了样板的检验项目，如：腐蚀斑点、起泡、自划线漫延的腐蚀或涂层的损失(破坏程度)等。破坏程度分(0－10)个等级，其中10级最好，0级最差。 4.影响耐盐雾试验结果的因素

（1）盐雾箱及所有与盐溶液或盐雾接触的部件都应是惰性、不透气的材料制成。否则部件的同步腐蚀将影响试板的检验结果。

（2）应适当调整喷雾塔的挡板角度，使喷嘴的喷射方向不会直接冲击样板。 （3）盐雾箱的排空管应有足够的尺寸以降低箱内回压．排空管的末端也应有遮挡，否则造成箱内的压力或真空的波动。

（4）为雾化盐溶液而供给喷嘴的压缩空气应作无油及无尘处理，否则容易将喷嘴堵塞并直接影响试验结果。

一、开机：

接通盐雾机的外供电源和气源→检查自动供水阀门是否开启、压力桶和实验箱排水阀是否关闭、检查进气压力表是否达到2Kg→开启盐雾机操作面板上电源、操作开关→观察控制版面指示是否有低水位和低盐水亮红灯及报警声－出现时要进行加水和加盐水来消除亮灯及报警故障（溶解试药级氯化纳於蒸馏水（或总溶解固体量小於200 ppm以下的水中），调配成浓度为5±1%的试验液）→将需测试物品放置到实验箱内（试样之主要表面与铅垂线成15度至30度之倾斜）、同时调整试验产品需测试时间—调整记时器（如果是B型盐雾机同时根据产品测试需求给予编写喷雾时间程序）→开启控制版面记时开关（B型盐雾机同时开启编成控制开关）、开启喷雾开关→控制版面压力表迅速动作（喷雾压力需设定为1 Kg）—盐雾机喷雾工作开始； 二、设备运行：

设备运行时：保障电源、水源、气源正常；

设备运行时：压力桶之温度须保持在47±1℃，盐水桶之温度在35±1℃； 设备运行时：试验室的相对湿度须保持在85%以上；

设备运行时：喷雾液量以整个时间计算，在采取容器上，应每小时平均 可收集1.0至2.0ml之盐水溶液，喷雾液至少应收集16小 时，以其平均值表求喷雾量. 三、其它：

停机：先关闭控制版面喷雾开关→开启除雾开关、待实验箱雾出除干净 后才能打开实验箱盖；

保养：每月清洗一次压力桶、实验箱、盐水桶及喷嘴；1周以上时间停 用机器需全面清洗干净；（喷嘴拆卸时要轻拿轻放，并用清水冲

洗干净）；

1.目的

正确使用盐雾试验箱，以检测镀层的耐腐蚀性能。 2. 适用范围

可根据客户要求对电镀零件和产品进行盐雾试验。 3. 职责

3.1 质保部是电镀产品检验和试验的归口管理部门； 3.2 电镀检验人员负责对电镀产品进行盐雾试验的整个过程。 4. 操作程序

4.1设备: 经过鉴定符合有关标准的盐水喷雾试验机XXXXX 4.2盐雾试验溶液的配制:

4.2.1. 调制方法：将9.5公升的纯净水倒入专用的塑料桶中，用PH试纸测试其PH值是否在6.5-7.2之间；

4.2.2. PH值若大于7.2则加入少量的冰醋酸； 4.2.3. PH值若小于6.5则加入少量的氢氧化钠； 4.2.4. 加入500g氯化钠NaCl，搅拌均匀。 4.3样品: 20个试样

4.4操作程序:

1. 将自动加水的入水口阀门排水阀和排气阀的开关打开。 2. 将隔绝水槽加水至垫板位置。

3. 将配制好的氯化钠盐水倒入到盐水补充槽，即自动充填盐水进入试验箱内的预热槽，使盐水流至盐水预热槽。

4. 加少许水在湿球杯内，湿球温度覆盖着纱布，纱布末端置于湿球杯内。

5. 开始试验前，试样必须充分清洗，清洗方法视表面情况及污物的性质而定，不能使用任何

会侵蚀试样表面的磨料或溶剂，同时试样切口及因挂钩而造成底材露出部分，或因识别记号所造成的镀层缺陷处，试验前应用透明胶带将以覆盖。放置试样或试片于置物架上，试样在箱内放置的位置，应使受试平板试样与垂直线成15-30°角，试样的主要表面向上，并与盐雾在箱内流动的主要方向平行。特殊试样有很多的主要表面需要同时测试时，可取多件试样置放，务必使每个主要表面能同时进行盐雾试验。

6. 试验时，试样之间不得互相接触，也不与箱壁相碰，试样的间距一般不小于20mm，试样上下层必须交叉放置，试样间间隔应能使盐雾自由沉降在试样的主要表面上。一个试样上的盐水溶液不得滴在任何别的试样上。试样识别记号或装配孔应覆于下方。 7. 设定试验温度、压力和时间：

将盐水桶和试验室的温度调整至35℃，压力桶温度调整至47℃（按“+”为增加，按“—”为减少，H：时/M：分/S：秒）。喷压压力保持在1.00±0.01kgf/cm2，若压力不在范围内，可利用调压阀将压力调整至规定范围（顺时针为增加，逆时针为减少）。测试时间一般为24小时（按“△”为增加，按“▽“为减少），若客户有特殊要求则可另行设定，测试时间一般可设定为8、16、24、48、96、168、336、672小时，在规定的试验周期内喷雾不得中断，只有当需要短暂观察试样时才能打开盐雾箱，开箱检查的时间和次数应尽可能少。

8.按下电源、操作两按健，先行预温至设定温度，注意试验盖盖上时需小心轻放以免破损。 9. 试验中，用面积为80cm2的漏斗收集连续雾化16小时的盐雾沉降量，平均每小时需收集到1.0-2.0ml的溶液，这可以利用观察计量筒内降雾量得之。试验时间应扣除因检查试样而中断喷雾的时间，同时需记录其中断的原因和时间。

10. 试验结束后，依顺序将开关关闭。取出试样在室内自然干燥0.5-1小时，然后用流动冷水轻轻洗涤或浸渍，以除去沉积在试样表面的盐类，用吹风机吹干后检查，评定试验结果。 11. 试验中若有异常之现象，可参照“功能异常判断表”处理。若有故障指示则可依照“故障指示”判断处理。

12. 试验结束后，清洗试验内内部，并将加热水槽内的水排放干净。 *加热槽内水的排放——打开红色排水阀 *隔绝水槽内水的排放——将中间矽胶塞拔起 *预热水槽内水的排放——将内部矽胶塞打开 13. 依据“维护事项“对设备进行维护。

14. 试验条件及试验结果必须记录。

涂层耐中性盐雾试验的划线方法及试验后的评定

2009/6/4/07:49 曹晓东,张平,季小沛

(国家涂料质量监督检验中心,江苏常州213016)

摘要:介绍了涂层试板耐中性盐雾试验中关于划线的几种形式、划线方法以及试验后的评定方法,并对这些方法进行了讨论。 关键词:涂层;划线;中性盐雾试验;评定 0引言

耐中性盐雾试验是考察涂层耐腐蚀性能的一种重要的试验方法。常见的有划线和不划线两种。划线后涂层的耐中性盐雾试验加快了腐蚀进程。能够更好、更快地评定受损涂层的耐腐蚀蔓延能力。对涂料产品的筛选及改进提供了重要的参考,故被许多产品标准所引用。 1划线的几种形式及方法 1.1常见的划线形式

两条交叉线、一条平行于长边的直线、两条平行于长边的直线、两条垂直线、V字形等,如图1所示。 1.2划线方法 1.2.1划线的工具

GB/T1771—1991推荐GB9286[1]中的单刃切割器;ASTMD1654—2005[2]推荐ANSIB94.50中类型E;ISO7253—1996没有推荐刀具。以上均不允许使用如刀片、针、解剖刀等工具。 1.2.2划线距离

各标准对于划线之间及划线与试板边缘的距离也有规定,

如:GB/T1771—1991中规定,使划痕离试板的任一边缘大于20mm;ISO7253—1996中规定,所有的划痕距试验样板的每一条边和划痕相互之间应至少为

25mm;ISO20340—2003中规定两条划痕长50mm,分别平行于长边、短边,且与相邻长边、短边相距20mm。

图 1 常见的划线形成

1.2.3划线在涂层试板上的深度及宽度

如无特殊商定,一般划线均应划穿底材上所有有机涂层至金属基体,产生一条或数条不带毛刺的均匀亮线。GB/T1771—1991及ASTMD1654—2005中还规定了划线形态为V形切口。ISO7253—1996中划线截面为两侧平行或上部加宽的断面,要求有一定宽度(0.3～1.0mm)。ASTMD1654—2005及ISO7253—1996中注明划穿金属镀层的程度须由有关方商定。 2划线后的几种评定方法

(1)GB/T1771—1991及ISO7253—1996“在规定的实验周期结束时,从箱中取出试板,用清洁的水冲洗试板以除去表面上残留的试验溶液,立即检查试板表面的破坏现象,如起泡、生锈、附着力的降低、由划痕处腐蚀的蔓延等”。 (2)GB/T13493—1992汽车用底漆“168h切割线一侧2mm外通过1

级”;GB/T3668—2000[1]环氧富锌底漆“72h能耐盐雾”,能耐盐雾指样板涂膜上对角刻透线两边3mm以外至样板周边10mm以内的区域上看不出气泡、剥落、锈斑。

(3)JG/T3045.1—1998铝合金门窗粉末静电喷涂涂层技术条件以及

JG/T3045.2—1998钢门窗粉末静电喷涂涂层技术条件“在试板上划两条交叉的对角线(划痕深至金属基体,对角线不贯穿对角,对角线端点与对角成等距离),然后按GB/T1771—1991的规定试验480h,试验后腐蚀流不应离开划线2.0mm,其余应无腐蚀的痕迹。把试板用清水洗净并使其在(23±2)℃下干燥,然后,把一条尺寸约25mm×150mm的胶带纸粘于切割区上,然后在垂直于试板的方向迅速拉开“除划线2.0mm内的范围外,涂层不应从表面脱掉”。 (4)ASTMD1654—2005程序A,划线试样的评定。

方法1(空气吹除法):曝露周期完成后,用温度为45℃以下的缓慢水流淋洗每个试样。手持喷嘴成约45°角,沿着整个划线喷吹,空气压力为550kPa,喷嘴直径为3mm。借助空气喷嘴机械扰动邻近划线的表面来保证空气喷射的通路。在从曝露箱中取出试样的15min之内完成空气喷吹。如果在规定时间内不能完成空气喷吹,则将试板浸入室温的水中或存放在塑料袋中以避免任何干燥造成的影响。 方法2(刮擦法):曝露周期完成后,用温度为45℃以下的缓慢水流淋洗每个试样。在缓慢的淋洗水流下,用刮具强刮试样。手持刮刀,刮刀面垂直于试样面并与划线平行,横过划线来回刮动,只除去基材已腐蚀的涂层和已失去附着力的涂层,不刮去仍有附着力的涂层。在从曝露箱中取出试样的15min之内完成刮擦操作。如果在规定时间内不能完成刮擦操作,则将试样进入室温的水中或存放在塑料袋中以避免任何干燥造成的影响。

需要注意的是淋洗、刮擦或空气吹除可能不适用于所有情况,例如连续试验中的中间评级。如果在生产厂和用户之间商定可以采用另外的方法。

经以上处理后,量取自划线蔓延的腐蚀或漆层破坏的宽度,评定单向锈蚀。 对于未划线区的评定,可记录破坏的面积并评级,也可采用

ASTMD714—1987来评定。如果需要评定漆膜下腐蚀的形成情况,可用中性脱漆剂小心剥离涂层。 3讨论

3.1有关锈蚀的评定方法

以上几个标准虽然表述各异,但内容其实是一致的,划线涂层的评定分未划线区和划线处单向锈蚀(蔓延)两个方面,未划线区的评定是指排除因划线处侵蚀以外的涂层区域出现的异常,也就是即使不划线也会出现的涂层病态,经商定也可使用中性脱漆剂脱除涂层以考察涂层下的腐蚀。划线处单向锈蚀(蔓延)考察因划线导致的并从划线开始的临近涂层或底材的破坏程度,这里包含了两层意思,即从划线处底材开始的锈蚀蔓延与从划线处开始的失去保护能力的涂层破坏。从以上还可以看出,胶带法、刮擦法、空气吹除法不适用于连续试验中的中间评定,也就是说不可以反复进行,但可以通过增加投试的试板数量并于不同阶段取出评定来满足不同试验阶段的试验结果。

3.2连续试验中的单向锈蚀的中间评定

(1)划线处涂层起泡,且有明显的腐蚀流,如图2所示。

图2单向腐蚀情况 点击此处查看全部新闻图片

图2(a)中划线处单向锈蚀为划线处两侧起泡宽度减去划线初始宽度再除以2,未划线区无变化。图2(b)中划线处单向锈蚀为划线处两侧起泡宽度减去划线初始宽度再除以2,未划线区起泡。

(2)沿划线处无起泡,但有一明显的腐蚀流,如图3所示。

图3单向腐蚀情况 点击此处查看全部新闻图片

图3(a)中划线处单向锈蚀为划线处两侧腐蚀流宽度减去划线初始宽度再除以2,未划线区无变化。图3(b)中划线处单向锈蚀为划线处两侧腐蚀流宽度减去划线初始宽度再除以2,未划线区起泡。

(3)沿划线处既无起泡又无腐蚀流,如图4所示。

图4单向腐蚀情况 点击此处查看全部新闻图片

图4(a)中划线处没有单向锈蚀,未划线区未起泡。图4(b)中划线处没有单向锈蚀,未划线区无变化。当然,未划线区有时也会有生锈、开裂、剥落等其他现象。对单向锈蚀的量取,应量取其有代表性的最大、最小、平均值,一般如无特别说明均取有代表性扩蚀距离的平均值。 4结语

涂层试板耐盐雾试验的划线方法及试验后的评定方法比较多,常见的有国际标准、国家标准、美国标准、欧洲标准等,通过对常见几种方法的比较与讨论,可以更好地了解这种传统的,且又应用广泛的试验方法。 中外中性盐雾试验方法的比较

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作者：佚名

论文编号：lw200909161210053206 论文地区：中国

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关键词： 涂覆层 电镀 盐雾试验 IS 喷雾压力 NSS AASS 中国论文 职称论文

摘要:在各国盐雾试验标准和方法中,其试验溶液、设备、压力、温度、喷雾量、试样放置位置和角度等参数或项目,虽然各不相同,但通过合理的配置设备、控制各个参数,则可以达到以一套设备而适应多国盐雾试验标准的目的。

1 引言

盐雾试验作为测定电镀或油漆、树脂、塑料、尼龙等涂覆层抗腐蚀性能的最重要指标之一,在世界各国被广泛使用。就笔者接触的中外各类产品或标准,抗盐雾性能往往被作为抗腐蚀性能实验的单一指标或首要指标。因此,研究中外盐雾试验方法的异同,从中借鉴,或者以符合我国国标的设备、技术去实现国外标准要求的实验,具有很大现实意义。盐雾试验有中性盐雾试验(NSS)、醋酸盐雾(AASS)和铜加速醋酸盐雾(CASS、也称氯化铜醋酸盐雾)试验三种,其中应用最广的是中性盐雾试验。本文试就我国与美、德、日、法的中性盐雾试验的方法进行比较与借鉴。

2 比较

见表1。

3 借鉴

从表1的比较中可以看出由于我国国标等效采用了ISO9227:《人造气氛腐蚀试验-盐雾试验》,所以在各个项目或指标上与美、德、日、法相同或相近,只要我们采用0.4m3以上的盐雾试验箱,适当的配制NaCl溶液、控制箱内温度、调整喷雾压力、控制喷雾量,则完全可以用符合中国国标的设备去完成以上述几国标准要求的盐雾试验。

参考文献:

[1] GB/T10125-1997eqvISO9227:1990中华人民共和国国家标准,人造气氛腐蚀盐雾试验[S]. [2] ASTM B117-73美国材料实验协会标准,盐雾试验的标准方法[S]. [3] DIN 50021德国标准,氯化钠(NaCl)溶液喷雾试验[S]. [4] JIS(2371)日本工业标准,盐水喷雾试验法[S].

[5] D1710581986.06法国标准,材料与涂层5%氯化钠(NaCl)的盐雾试验和评级方法[S].

盐雾试验技术分析与探讨论文

转：盐雾试验技术分析与探讨论文

（广州电器科学研究院 陈永强、刘功桂、巫铭礼）

摘要：分析盐雾试验技术对试验结果的影响，并从盐雾腐蚀机理、影响盐雾腐蚀的因素包括试验温湿度、盐溶液的浓度、样品放置角度、盐溶液的pH值、盐雾沉降量和喷雾方式以及试验结果表述等方面对提高盐雾试验结果的有效性进行了探讨。 关键词：盐雾、试验技术、有效性

一、盐雾腐蚀的危害

盐雾腐蚀会破坏金属保护层，使它失去装饰性，降低机械强度；一些电子元器件和电器线路，由于腐蚀而造成电源线路中断，特别是在有振动的环境中，尤为严重；当盐雾降落在绝缘体表面时，将使表面电阻降低；绝缘体吸收盐溶液后，它的体积电阻将降低四个数量级；机械部件或运动部件的活动部位由于腐蚀物的产生，而增加了磨擦力以至造成运动部件被卡死。

二、盐雾腐蚀机理

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－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。金属保护层和有机材料保护层也同样，当作为电解质的盐溶液渗入内部后，便会形成以金属为电极和金属保护层或有机材料为另一电极的微电池。

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。

除了氯离子外，盐雾腐蚀机理还受溶解于盐溶液里（实质上是溶解在试样表面的盐液膜）氧的影响。氧能够引起金属表面的去极化过程，加速阳极金属溶解，由于盐雾试验过程中持续喷雾，不断沉降在试样表面上的盐液膜，使含氧量始终保持在接近饱和状态。腐蚀产物的形成，使渗入金属缺陷里的盐溶液的体积膨胀，因此增加了金属的内部应力，引起了应力腐蚀，导致保护层鼓起。

三、影响盐雾腐蚀的因素

影响盐雾试验结果的主要因素包括：试验温湿度、盐溶液的浓度、样品放置角度、盐溶液的pH值、盐雾沉降量和喷雾方式等。 1．试验温湿度

温度和相对湿度影响盐雾的腐蚀作用。金属腐蚀的临界相对湿度大约为70%。当相对湿度达到或超过这个临界湿度时，盐将潮解而形成导电性能良好的电解液。当相对湿度降低，盐溶液浓度将增加直至析出结晶盐，腐蚀速度相应降低。 试验温度越高盐雾腐蚀速度越快。国际电工委员会IEC60355：1971《AN APPRAISAL OF THE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTING FOR ATMOSPHERIC CORROSION》标准指出：“温度每升高10℃，腐蚀速度提高2～3倍，电解质的导电率增加10～20%”。这是因为温度升高，分子运动加剧，化学反应速度加快的结果。对于中性盐雾试验，大多数学者认为试验温度选在35℃较为恰当。如果试验温度过高，盐雾腐蚀机理与实际情况差别较大。 2．盐溶液的浓度

盐溶液的浓度对腐蚀速度的影响与材料和覆盖层的种类有关。浓度在5%以下时钢、镍、黄铜的腐蚀速度随浓度的增加而增加；当浓度大于5%时，这些金属的腐蚀速度却随着浓度的增加而下降。上述这种现象可以用盐溶液里的氧含量来解释，盐溶液里的氧含量与盐的浓度有关，在低浓度范围内，氧含量随盐浓度的增加而增加，但是，当盐浓度增加到5%时，氧含量达到相对的饱和，如果盐浓度继续增加，氧含量则相应下降。氧含量下降，氧的去极化能力也下降即腐蚀作用减弱。但对于锌、镉、铜等金属，腐蚀速度却始终随着盐溶液浓度的增加而增加。

3．样品的放置角度

样品的放置角度对盐雾试验的结果有明显影响。盐雾的沉降方向是接近垂直方向的，样品水平放置时，它的投影面积最大，样品表面承受的盐雾量也最多，因此腐蚀最严重。研究结果表明：钢板与水平线成45度角时，每平方米的腐蚀失重量为250 g，钢板平面与垂直线平行时，腐蚀失重量为每平方米140 g。GB/T2423.17-93标准规定“平板状样品的放置方法，应该使受试面与垂直方向成30度角。” 4．盐溶液的pH值

盐溶液的pH值是影响盐雾试验结果的主要因素之一。pH值越低，溶液中氢离子浓度越高，酸性越强腐蚀性也越强。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等电镀件的盐雾试验表明, 盐溶液的pH值为3.0的醋酸盐雾试验(ASS)的腐蚀性比pH值为6.5～7.2的中性盐雾试验(NSS)严酷1.5～2.0倍。

由于受到环境因素的影响，盐溶液的pH值会发生变化。为此国内外的盐雾试验标准对盐溶液的pH值范围都作了规定，并提出稳定试验过程中盐溶液 pH值的办法,以提高盐雾试验结果的重现性。

影响盐溶液pH值变化的原因和结果

1）引起盐雾试验过程中盐溶液pH值变化的根源主要来自空气中的可溶性物质,这些物质的性质可能不同,有些溶于水里后呈酸性, 有些溶于水里后呈碱性；

2）盐雾试验过程中，空气中的可溶性物质溶入盐溶液或从盐溶液里逸出的过程是一个可逆过程。溶入物质会使盐溶液的 pH值降低,而逸出物质会使盐溶液 pH值升高,降低率和升高率相等的同时溶入速度大于逸出速度,将使盐溶液的pH值降低。反之,盐溶液的pH值升高。溶入和逸出速度相等,则pH值不变。

3）影响盐溶液pH值变化的因素很多。例如空气中可溶性物质的性质和含量、压力、空气与盐溶液的接触面积和接触时间等。 a.空气中可溶性物质的性质和含量 空气中含有CO2,SO2 ,NO2 ,H2S等，这些气体溶于水则生成酸性物质,使水的pH值降低。空气中也可能存在碱性的尘埃颗粒，这些物质溶于水会使水的pH值升高。 b.大气压力

气体在水中的溶解度与大气压力成正比。0℃时,1atm大气压力下100ml的水中能溶解0.355g CO2 ,而在2atm大气压力下100ml水能溶解0.670g CO2。当利用压缩空气喷雾时,由于大气压力增加,空气中CO2 等酸性物质的溶解量增加, 盐溶液的pH值降低。这个过程与喷雾后受温度下降而使CO2 从盐溶液里逸出的过程恰恰相反。 c.空气与盐溶液的接触面积和接触时间

喷雾使盐溶液变成直径为1～5μm微细颗粒的盐雾。接触面积增加使得气体溶入液体或气体从液体中逸出的量都大大增加。当影响气体溶入液体和气体从液体中逸出的条件（例如压力,温度等）不变时,溶入和逸出速度最终将达到平衡状态。在达到平衡状态以前,随着时间的增加,溶入(或逸出)的量也将增加。

下列三个试验的结果将表明空气与盐溶液的接触面积和接触时间对盐溶液pH值的影响

试验结果见表1、表2、表3。

1. 表1：加盖500ml容量瓶里的盐溶液存放时间与pH值变化情况 盐溶液编号 存放前pH 值 存放时间 存放后 pH 值 Ⅰ 7.2 88 天 7.2 Ⅱ 7.2 88 天 7.1

表2：在一般大气条件下气液接触面积和接触时间对盐溶液pH值的影响 盛液容器和直径(mm) 在大气中的存放时间（小时） 0 4 10 24 168

小口瓶（Φ10） 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 培养皿（Φ100） 7.0 6.7 6.4 6.4 6.0

表3:在含碱性物质的环境中存放条件和时间对盐溶液pH值的影响 盛液容器 盐溶液在碱洗车间存放时间（天）

0 1 2 3 7 10 15 30

200ml 带盖瓶 6.6 6.6 6.6 6.6 6.7 6.7 6.8 6.7 200ml 无盖瓶 6.6 6.9 7.2 7.3 7.5 7.7 7.7 7.7 24L 无盖槽 6.5 - - - - 7.25 - - 从表1、表2和表3中可见:

①存放在密闭容器里的盐溶液，其pH值不随存放时间的增加而变化。原因在于没有与空气接触。

②存放在无盖培养皿里的盐溶液，随着气液接触时间的增加，其pH值明显下降。显然是由于与空气有较大的接触面积。

③在含有碱性物质的环境中，无盖容器里的盐溶液的 pH值随着存放时间的增加而升高。

5．盐雾沉降量和喷雾方式

盐雾颗粒越细，所形成的表面积越大，被吸附的氧量越多，腐蚀性也越强。自然界中90%以上盐雾颗粒的直径为1微米以下，研究成果表明：直径1微米的盐雾颗粒表面所吸附的氧量与颗粒内部溶解的氧量是相对平衡的。盐雾颗粒再小，所吸附的氧量也不再增加。 传统的喷雾方法包括气压喷射法和喷塔法，最明显的缺点是盐雾沉降量均匀性较差，盐雾颗粒直径较大。超声雾化法借用超声雾化原理将盐溶液直接雾化成盐雾并通过扩散进入试验区，解决了盐雾沉降量均匀性差的问题，而且盐雾颗粒直径更小。不同的喷雾方法对盐溶液的pH值也会产生影响（见表4）

表4:不同喷雾方法对盐溶液pH值变化的影响

喷雾方法 供喷盐液pH值 聚集盐液pH值 pH值变化 气压喷射法 7.0 6.0 -1.0 气压喷塔法 7.4 6.5 -0.9 超声雾化法 7.0 6.9 -0.1

从表4中可见：不使用压缩空气的超声雾化法对盐溶液 pH值的影响不大,而利用压缩空气喷雾的气压喷射法和喷塔法，盐溶液的pH值变化明显。 1）超声雾化工作原理

超声雾化工作原理是利用超声波发生器与换能器产生自激振荡,向水中辐射强烈的超声波,超

声波通过水和半透膜传递作用于雾化杯内的待雾化盐溶液,使存在于盐溶液中的微气泡在声场作用下起振,当声压达到一定值时,微气泡迅速膨胀然后突然闭合,在微气泡闭合时产生冲击波。这种膨胀、闭合、振荡等一系列动力学过程称为声空化。在声空化作用下液体在气相中分散并在液体表面形成细雾飞逸，细雾在流动气体的带动下,源源不断从雾化杯里流出实现超声雾化。整个过程中只有物理反应,而未发生化学反应。

图1超声雾化装置

2)超声雾化法中盐雾沉降量的控制

超声雾化法很容易控制盐雾沉降率，影响盐雾沉降率的因素有:温度、压力、盐溶液浓度、盐雾颗粒直径、雾化速度等。盐雾颗粒直径的大小与超声频率有如下关系：

:超声波频率； ：盐溶液密度； ：盐溶液的表面张力

可见当其他条件一定时,可以通过调节盐雾颗粒直径来调整盐雾沉降率。超声波频率越高，所产生的盐雾越细, 盐雾沉降率就越低。可以通过调节超声波频率来达到控制盐雾沉降率的目的。

雾化速度和超声波的功率密切相关,通过调节超声波发生器的功率来调整盐雾沉降率。从而使单位时间内的沉降速率得到控制。还可以通过调节进入雾化杯进气口的风量来调节盐雾的产出量。当进气量大时,存在于液体中的微气泡将增多,并易于形成更多的细雾,同时因压差增大使盐雾的流速加快,进入试验区的雾量增多。

为了证明超声雾化的可行性和优越性，将进行下列两个试验: ①超声雾化可行性试验

本试验的目的是1)超声雾化的盐雾是否发生沉降。(2) 盐雾沉降率能否控制。(3)盐溶液经雾化后是否发生对试样不利的理化变化。

图2超声雾化试验 图3 气压喷射试验

试验结构如图2所示。超声波发生器使雾化杯里的盐液雾化,通过塑料软管扩散进入试验区,随着扩散浓度的增加,盐雾开始发生沉降。试验区盐雾浓度越高,沉降就越快。最终沉降率达到平衡并趋于稳定。超声雾化试验过程中盐溶液浓度、pH值、试验区各点温度等指标均符合盐雾标准要求。 ②盐雾沉降均匀性试验

本试验的目的是:证明超声雾化法中盐雾沉降均匀性相对于气压喷射法有明显的改善。与气压喷射法相比，超声雾化法所产生的盐雾颗粒细小均匀，其直径可控制在几微米到20μm之间，一致性好。而气压喷射法产生的盐雾颗粒有粗有细,其直径可达几百微米, 在试验区内造成盐雾分布不均匀,并减小了有效的试验区域。 盐雾试验结果

四、盐雾试验结果的表述

盐雾试验结果的表述有很多种方法，下面简单介绍几种常用的表述方法。 1. 按照腐蚀物的特征进行表述

这种方法是根据盐雾试验后腐蚀物的外观特征来进行表述，常见电镀件盐雾试验后的腐蚀特征见下表5。

表5：常见电镀件盐雾试验后的腐蚀特征表 电镀件种类 腐蚀物特征

钢铁件镀锌 灰色或黑色镀层腐蚀物和棕色铁锈 钢铁件镀镉 灰色或黑色镀层腐蚀物和棕色铁锈

钢铁件镀铬 棕色铁锈 铜镀银 绿色铜锈

铜镀锡 灰色镀层腐蚀物和绿色铜锈

采用这种方法的标准有：JB4159-1999《热带电工产品通用技术要求》；GJB4.11-1983《船舶电子设备环境试验盐雾试验》；GB/T4288-2003《家用电动洗衣机》等

2．按照腐蚀面积的百分比进行表述

这种方法适应于平板状样品。如果试验时间较短或样品外形复杂，腐蚀面积较难测定。 采用这种方法的标准有：GB/T6461-2002《金属基体上金属和其它无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》等。 GB/T6461-2002的计算公式：

式中：A：腐蚀覆盖面积占总面积的百分数；R：保护等级（见表6），分为0～10级。 表6：R—保护等级表

A 等级 A 等级

无缺陷 10 2.5

0.1

3. 按照腐蚀率进行表述

采用这种方法的标准有ASTM B537-1970《Standard Practice for Rating of Electroplated Panels Subjected to Atmospheric Exposure》等。 这种方法以5×5（mm）作为一个小方格，把试样主要表面划分为很多个小方格，计算试样的腐蚀率，腐蚀率的分级见表7。 表7：腐蚀率分级表

腐蚀率% 等级 腐蚀率% 等级 0 10 ≤8 4 ≤0.25 9 ≤16 3 ≤0.5 8 ≤32 2 ≤1 7 ≤64 1 ≤2 6 ＞64 0 ≤4 5

ASTM B537-1970计算公式：腐蚀率= 。 式中：腐蚀率以百分数表示（%）；n:出现腐蚀点的小方格数量；N:试样表面积划分为小方格的总和。

4．按照重量增减进行表述

这种方法是根据腐蚀物会造成样品重量发生变化，称量样品在试验前后重量变化，分为失重法和增重法。这两种方法所用的通常都是平板状样品。 失重法就是使用能够溶解腐蚀物，同时对样品自身又不起化学反应的化学溶剂，把试验后样品上的腐蚀物溶解掉，让试验后样品的重量比试验前轻的一种表述方法。失重法的表示方法为：试验后单位试样面积失去重量的数值。

增重法直接测量试验后单位试样面积增加重量的数值。

5．按照经验划分腐蚀程度进行表述

这种方法是根据实际工作经验对盐雾试验后的样品划分腐蚀程度，是一种很粗糙的表述方法。通常使用下列表述语句：腐蚀非常严重、腐蚀严重、中等腐蚀、轻微腐蚀、很轻微的腐蚀、外观良好等。

四、结束语

盐雾试验是考核产品或材料抗盐雾腐蚀能力的重要手段，试验结果的科学性、合理性至关重要。影响盐雾试验结果稳定性和一致性的因素很多，要提高盐雾试验结果的有效性，试验技术是关键。因此试验人员不仅需要具备扎实的专业知识和专业技能，还需要丰富的实践经验和对产品的全面了解，从化学和环境工程、材料、结构和工艺等多学科领域去认识盐雾试验，科学合理地表述试验结果，更好地为产品选材、结构设计、工艺选择、产品运输存贮及使用提供有效的信息，提高产品或材料的抗盐雾腐蚀能力。

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