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講解(jiě):金屬材料的鹽霧腐蝕檢測研究

作者: salmon範 編輯: 草莓视频网站儀器 來源(yuán): www.tuyatang.com 發布日期: 2019.07.02
    腐蝕給(gěi)金屬材料造成的直接損失(shī)巨大。有人統計每年全世(shì)界腐蝕報廢的金屬約一億噸,占年產量的20%~40%。而且隨著工業化的進程,腐蝕問題日趨嚴重化,美國1949年腐蝕消耗(hào)(材料消耗和腐蝕(shí))為50億(yì)美(měi)元(yuán),1975年達700億美元,到1985年高達1680億美元,與1949年相比增加了80餘倍。估計全世界每年(nián)因腐蝕報廢(fèi)的鋼鐵設備(bèi)相當於年產量的(de)30%。顯然,金屬(shǔ)構件的毀壞(huài),其價值遠比金(jīn)屬材料的價值大的多;發達國家每年因腐蝕造成的經濟損失約占國(guó)民生產總值的(de)2%~4%;美國每年因腐(fǔ)蝕要多消耗3.4%的(de)能源;我國(guó)每年因(yīn)腐蝕造成的經濟損失(shī)至少達二(èr)百億。腐蝕的巨大危害不(bú)僅體現在經濟損失上,它還會帶來慘(cǎn)重的人員傷亡、環境汙染、資源浪費、阻礙新技(jì)術的發展、促進(jìn)自然資源的損耗。
金屬材料
金屬材料

    1、鹽霧(wù)腐蝕背景(jǐng)及機理(lǐ)

    腐(fǔ)蝕是材料或其性能在環境(jìng)的作用下引起的破壞或變質。大多數的腐蝕發生在大氣環境中(zhōng),大氣中含有(yǒu)氧氣、濕度、溫度變化(huà)和汙染物等腐(fǔ)蝕成分和腐蝕因素。
    鹽霧(wù)腐蝕是一種常見(jiàn)和有破壞性的大氣腐蝕。其中(zhōng)鹽霧是指氯化物的大氣,它(tā)的(de)主要腐蝕成分是(shì)氯化鈉。鹽霧對金屬材料表(biǎo)麵的腐蝕是由於氯離子穿透金屬表麵的氧化(huà)層和防護層與內(nèi)部金(jīn)屬發(fā)生電化學反應引起的。同時,氯離子含有一定的水合能,易被吸(xī)附在金屬表麵的孔隙、裂縫排擠並取代(dài)氯化層中的氧,把不溶性的氧化物變成可溶(róng)性的氯化物(wù),使鈍化態表麵變成活潑表麵,造成對產品極壞(huài)的(de)不良反應。
    陽極:金屬失去電子而變成金屬陽離子,並以水化離子的形式進入溶液,同時把(bǎ)相當的電子留在金屬中(zhōng)。
    Me+nH2O →Me2+· nH2O+2e-
    陰極:留在陰極金屬中的剩餘電子,被(bèi)氧(yǎng)去(qù)極化,還原並吸收電(diàn)子,成為氫氧根離子。
    O2+nH2O+4e- →4OH-
    電解液:氯化(huà)鈉離解而生成鈉離子和氯離子,部分(fèn)氯離子、金屬離子和氫(qīng)氧根離子反應成金屬腐蝕物。
    2Me2++2Cl-+2OH-→MeCl2·Me(OH)2
    2、鹽霧腐蝕危害
    1) 鹽霧腐蝕會破壞金屬保護層(céng),使它失去裝飾性,降低機械強度;
    2) 一些電子元器件和電器(qì)線(xiàn)路,由於腐蝕而造成電源線路中斷,特別是在有振動的(de)環境中,尤為(wéi)嚴重;
    3) 當鹽霧降落在絕緣體表麵時,將使表麵電阻降低;絕緣體吸收鹽溶液後,它的體積電阻將降低四個數量級;
    4) 機械部件或運動部件的活動部(bù)位由於腐蝕物的產生,而增加摩(mó)擦力(lì)以至造成運動部件(jiàn)被卡死。

    3、金屬材料鹽霧腐蝕檢測試驗

    鹽霧試驗(yàn)分為天然環境暴露試驗(yàn)和人工加速模擬環(huán)境試驗,後者是利(lì)用 鹽霧試驗箱,在其容積空間內用人工的方法,製造(zào)鹽霧環境來對產(chǎn)品的耐鹽霧腐(fǔ)蝕性能質量進行(háng)考核。
    與天然環境(jìng)相比,其鹽霧環境的氯化物的鹽濃度,可(kě)以是(shì)一般天然環境鹽(yán)霧含量的(de)幾倍或幾十倍(bèi),使腐蝕速度大大提高,對產(chǎn)品進行鹽霧試驗,得出結果的(de)時間也大大縮短。如在天然暴(bào)露環境下(xià)對(duì)某產品樣品進行(háng)試驗(yàn),待其腐蝕可能要1年(nián),而在人工模擬鹽霧環境條件下試驗,隻要(yào)24小時,即可得到相似的結(jié)果(guǒ)。但人工(gōng)加速模擬(nǐ)試驗仍然與天然環境不(bú)同,因而也不能代替。

    4、鹽霧試(shì)驗箱

鹽霧試驗箱結構圖

圖1 鹽霧試(shì)驗箱結構圖

鹽霧試驗箱

圖2 鹽霧試驗箱
    4.1 適(shì)用範圍
    1) 鋼(gāng)鐵表麵鍍銅+鎳+鉻或鎳+鉻;
    2) 銅或銅合金表麵鍍鎳+鉻;
    3) 300係列或400係列不鏽鋼表麵鍍鎳+鉻;
    4) 鋁或鋁合金(jīn)表麵鍍銅+鎳+鉻;
    5) 鋅合金表麵鍍銅+鎳+鉻;
    6) 塑膠電(diàn)鍍件。
    4.2 試驗方(fāng)法
    4.2.1 中性鹽霧試驗(NSS試驗)
    是出現早目前應用領域廣的一種加速腐蝕(shí)試驗方法。它采用(yòng)5%的(de)氯化鈉鹽水溶液,溶液PH值調在中性範圍(6~7)作為(wéi)噴霧用(yòng)的溶液。試驗溫度均取35℃,要求鹽霧(wù)的沉降(jiàng)率在1~2ml/80cm·h之間。
    4.2.2 醋酸鹽霧試(shì)驗(ASS試驗)
    是在(zài)中性鹽霧試驗的基礎上發展起來(lái)的。它(tā)是在(zài)5%氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸(suān),使溶液的PH值降為(wéi)3左(zuǒ)右,溶液變(biàn)成酸性,後形成的鹽霧也由中性鹽霧變成酸性。它的腐蝕速度要比NSS試驗快3倍左右。
    4.2.3 銅鹽(yán)加速醋酸鹽(yán)霧試驗(LRHS-663P-RY)
    是國外新近發展起來(lái)的一種快速鹽霧腐蝕試驗,試驗溫度(dù)為50℃,鹽溶液中加入少量銅鹽—氯化銅,強烈誘發腐蝕。它的腐蝕速度大約是NSS試(shì)驗的8倍。
    4.2.4 交變(biàn)鹽霧試驗

    是一種綜合鹽霧(wù)試(shì)驗,它實際上是中性鹽霧試驗加恒定濕熱試驗。它主要用於空(kōng)腔型的(de)整機產品,通過潮態環(huán)境的滲(shèn)透,使鹽霧腐蝕(shí)不但在產品表(biǎo)麵產生,也在(zài)產品內(nèi)部產生。它是將(jiāng)產品在鹽霧和濕熱兩種環境條件下(xià)交替轉換,後考核整(zhěng)機產品的電性能和機械(xiè)性能有無變化。

鹽霧測試方法的對比

圖3 GB/T 10125中4種鹽霧(wù)測試方法的對比(bǐ)
    4.3 影響因素
    影響鹽(yán)霧(wù)試驗結果的主要(yào)因素包括:試驗溫濕度、鹽溶液的濃度、樣品(pǐn)放(fàng)置角度、鹽(yán)溶液的pH值、鹽霧沉降量和噴(pēn)霧方式等。
    1) 試驗溫濕度
    溫(wēn)度和相對濕度(dù)影響鹽霧(wù)的腐蝕作用。金屬腐蝕(shí)的(de)臨界相(xiàng)對濕度大約為70%。當(dāng)相對濕度達到或超過這個臨界濕度時,鹽將潮解而形成導(dǎo)電性能良好的電解液(yè)。當相對濕度降低,鹽溶液濃(nóng)度將增加直至(zhì)析出結晶鹽(yán),腐(fǔ)蝕速度相應降低。試驗溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。對於中性鹽(yán)霧(wù)試驗,大多數(shù)學者認為試驗溫度選在35℃較為恰當。
    2) 鹽溶液(yè)的(de)濃度
    鹽溶液的濃度對腐蝕速(sù)度的影響與(yǔ)材料和覆蓋層的種(zhǒng)類有關。濃度在5%以下時(shí)鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而(ér)增加;當(dāng)濃度(dù)大於5%時,這些金屬的腐蝕速度卻(què)隨著濃度的增加而下降。
    3) 樣品的放置角度
    樣(yàng)品的放置角度對鹽霧試驗的結果有明顯影響。鹽(yán)霧的沉(chén)降方向是接近(jìn)垂直方向的,樣品水平放置時,它的投影麵積(jī),樣(yàng)品表(biǎo)麵承受的鹽霧量(liàng)也多,因此腐蝕嚴重。GB/T2423.17-93標準規定“平板狀樣品的放置方法,應該使受試麵與垂(chuí)直方向成30度角。
    4) 鹽溶液的(de)pH值
    鹽溶液的pH值是影響鹽(yán)霧試驗結果的主要因素之一。pH值越低,溶液中(zhōng)氫離子濃度越高,酸性(xìng)越強腐蝕性也越強。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等電鍍件的鹽霧(wù)試驗表明, 鹽溶液的pH值為3.0的醋酸鹽霧試驗(ASS)的腐蝕性比pH值為6.5~7.2的中性鹽霧試驗(NSS)嚴(yán)酷1.5~2.0倍。
    5) 鹽霧沉降量和噴霧方(fāng)式
    6) 試驗的(de)持續時間(jiān)
    4.5 結果判定
    鹽霧試驗的目的是為了考核(hé)產品或(huò)金屬材料(liào)的耐鹽霧腐蝕質量,而鹽霧(wù)試驗結(jié)果判定正是對產(chǎn)品質量(liàng)的宣(xuān)判,它的判定結果(guǒ)是否正確合理,是正確衡量產品或金屬(shǔ)抗鹽霧腐蝕質量的關鍵。鹽霧試驗結果的判定方(fāng)法有:評級判定法、稱重判定法、腐蝕物出現判定法、腐蝕數據統計分析法。
    1) 評級判定法:把腐蝕麵積與總麵積之比的百分數(shù)按一定的方法劃分成幾個級別(bié),以某一個(gè)級別作為合格判定依據,適合(hé)於平板樣品評價。
    2) 稱重判(pàn)定法:通過對腐蝕試驗前後樣品(pǐn)的重(chóng)量變化,計算出受腐蝕損失的(de)重量(或增重)來對樣品耐腐蝕質量進行評判(pàn),適用於對某種金(jīn)屬耐腐蝕質量進行考核。
    3) 腐蝕物出(chū)現判定法:是一種定性的判定法(fǎ),它以鹽霧腐蝕試驗後產品是否產生腐蝕(shí)現象來對樣品進行判定,一般產(chǎn)品標(biāo)準中大多采用此(cǐ)方(fāng)法。
    4) 腐蝕數據統計分析法:主要用於分析、統計腐蝕情況(kuàng),而不是具體用於某一具體產品的質量判定。
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