盐雾试验与实际情况的关系

盐雾试验与实际情况的关系一、盐雾的腐蚀腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。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。这里讲的盐雾是指氯化物的大气，它的主要腐蚀成分是海洋中的 氯化物盐一一氯化钠，它主要来源于海洋和内地盐碱地区。盐雾对金属材料表面的腐蚀是由 于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时， 氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把 不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面。造成对产品极坏的不良 反应。二、盐雾试验及与实际的联系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或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。它分为二大类，一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备一一盐雾试验箱，在其容积空间内用人工的方法，造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。它与天然环境相比，其盐雾环境的氯化物的盐浓度，可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍，使腐蚀速度大大提高，对产品进行盐雾试验，得出结果的时间也大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验，待其腐蚀可能要1年，而在人工模拟盐雾环境条件下试验，只要24小时，即可得到相似的结果。人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。(1) 中性盐雾试验(NSS试验)是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它 采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范围(67)作为喷雾用的溶液。试验温度均取35C，要求盐雾的沉降率在12ml/80cm2.h之间。(2) 醋酸盐雾试验(ASS试验)是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它是在5%氯化钠溶 液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降为3左右，溶液变成酸性，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS试验快3倍左右。(3) 铜盐加速醋酸盐雾试验(CASS试验)是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀试验， 试验温度为50C，盐溶液中加入少量铜盐一氯化铜，强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度大约是NSS试验的8倍。(4) 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。三、盐雾试验标准及试验结果的判定标准是对重复性事物和概述所做的统一规定。盐雾试验标准是对盐雾试验条件，如温度、湿 度、氯化钠溶液浓度和PH值等做的明确具体规定，另外还对盐雾试验箱性能提出技术要求。同种产品采用那种盐雾试验标准要根据盐雾试验的特性和金属的腐蚀速度及对盐雾的敏感 程度选择。下面介绍几个盐雾试验标准，如GB/T2423.171993电工电子产品基本环境试 验规程试验Ka：盐雾试验方法，GB/T2423.182000电工电子产品环境试验第2部分： 试验试验Kb：盐雾，交变（氯化钠溶液），GB593886轻工产品金属镀层和化学处理层的耐腐蚀试验方法，GB/T177191色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定。盐雾试验的目的是为了考核产品或金属材料的耐盐雾腐蚀质量，而盐雾试验结果判定正是对 产品质量的宣判，它的判定结果是否正确合理，是正确衡量产品或金属抗盐雾腐蚀质量的关 键。盐雾试验结果的判定方法有：评级判定法、称重判定法、腐蚀物出现判定法、腐蚀数据 统计分析法。评级判定法是把腐蚀面积与总面积之比的百分数按一定的方法划分成几个级 别，以某一个级别作为合格判定依据，它适合平板样品进行评价；称重判定法是通过对腐蚀 试验前后样品的重量进行称重的方法，计算出受腐蚀损失的重量来对样品耐腐蚀质量进行评 判，它特别适用于对某种金属耐腐蚀质量进行考核;腐蚀物出现判定法是一种定性的判定法， 它以盐雾腐蚀试验后，产品是否产生腐蚀现象来对样品进行判定，一般产品标准中大多采用 此方法；腐蚀数据统计分析方法提供了设计腐蚀试验、分析腐蚀数据、确定腐蚀数据的置信度的方法，它主要用于分析、统计腐蚀情况，而不是具体用于某一具体产品的质量判定影响盐溶液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0C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15rm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 7.288 天7.2II 7.288 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）041024168小口瓶(10)7.07.07.07.07.0培养皿(100)7.06.76.46.46.0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）01011523037200ml带盖瓶6.66.66.66.66.76.76.86.7200ml无盖瓶6.66.97.27.37.57.77.77.724L无盖槽6.5-7.25-从表1、表2和表3中可见： 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。 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。 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7.06.0-1.0气压喷塔法7.46.5-0.9超声雾化法7.06.9-0.1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： 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。 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20um 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。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010级。表6： R保护等级表A等级A等级无缺陷102.5AW54AW0.195AW1030.1AW0.25810AW2520.25AW0.50725AW5010.505001.00AW2.5053. 按照腐蚀率进行表述采用这种方法的标准有 ASTM B537-1970Standard Practice for Rating of Electroplated Panels Subjected to Atmospheric Exposure等。这种方法以5X5(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010840.259163W0.5832217641640W45ASTM 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。