步入式高低温试验室即可得到相似的结果 |
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| 发布者：无锡玛瑞特科技有限公司 发布时间：2020/11/8 16:46:01 点击次数：400 关闭 |
盐雾试验判定标准_机械/仪表_工程科技_专业资料。盐雾测试 Salt Fog Test 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
盐雾测试 Salt Fog Test 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—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—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）是出现早目前应用领域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（6～7）作为喷雾用的溶液。试验温度均取 35℃， 要求盐雾的沉降率在 1～2ml/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，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 50℃，盐溶液中加入少量铜盐—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，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。复合盐雾试验箱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/T2423.17—1993《电工电子产品基本环境试验规程 试验 Ka：盐雾试验方法》，GB/T2423.18 —2000《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）》，GB5938—86 《轻工产品金属镀层和化学处理层的耐腐蚀试验方法》，GB/T1771—91《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 盐雾试验技术分析与探讨 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，而增加了摩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。复合盐雾试验箱 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，复合盐雾试验箱化 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，样品表面承受的盐雾量也多，因此腐蚀严重。研究结果表明：钢板与水平线 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 1～5μ m 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（Φ 10） 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 培养皿（Φ 100） 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，步入式高低温试验室腐蚀性也越强。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，步入式高低温试验室 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。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 20μ m 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 铜镀锡 绿色铜锈 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 无缺陷 A≤ 0.1 0.1A≤ 0.25 0.25A≤ 0.50 0.50A≤ 1.00 1.00A≤ 2.50 3. 按照腐蚀率进行表述 等级 10 9 8 7 6 5 A 2.5A ≤ 5 5A ≤ 10 10A ≤ 25 25A ≤ 50 A ＞ 50 等级 4 3 2 1 0 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 i 腐蚀率% 等级 腐蚀率% 等级 0 ≤ 0.25 ≤ 0.5 ≤1 ≤2 ≤4 10 9 8 7 6 5 ≤8 ≤ 16 ≤ 32 ≤ 64 ＞ 64 4 3 2 1 0 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。 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》 JB4159-1999《热带电工产品通用技术要求》 GJB4.11-1983《船舶电子设环境试验盐雾试验》 GB/T4288-2003《家用电动洗衣机》 GB/T2423.17-93《电工电子产品基本环境试验规程 试验 Ka：盐雾试验方法》 IEC60355：1971《AN APPRAISAL OF THE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTING FOR ATMOSPHERIC CORROSIO （1 ）保护缺陷包括凹坑腐蚀、针孔腐蚀、鼓泡、腐蚀产物以及金属腐蚀产物的其他缺陷。 (2 ) 外观缺陷除了因底材金属引起的缺陷外，还包括试样外观所有的损坏。典型的缺陷油；表面麻点、 “鸡爪状”缺陷、步入式高低温试验室开裂、表面沾污和失去光泽 |
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