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鹽霧試驗腐（fǔ）蝕機理及試（shì）驗（yàn）條件對結果的影響

作者：網絡編（biān）輯：草莓视频网站儀器來源：網絡發布日期： 2020.07.29

    鹽（yán）霧試驗是一種主要利用鹽（yán）霧試驗設備所創造的人工模擬鹽霧環境條件來考核產品或金屬材料耐腐蝕性能的環境試驗，主要分為天然環境暴露試驗及（jí）人工模擬鹽（yán）霧環境試驗兩（liǎng）大類。
    人工模擬（nǐ）鹽霧環境試驗是利用鹽霧試驗箱，在其容積空（kōng）間內模擬鹽霧環（huán）境來對（duì）產品的（de）耐鹽霧腐蝕性能進行考核，與天然環境相比，人工（gōng）模（mó）擬鹽（yán）霧環境中的NaCl濃度，可（kě）以是一般天然環境鹽（yán）霧含量的幾倍或幾十倍，提高了（le）腐蝕（shí）速度，在短時間內就可以得到評估結果。
    鹽霧（wù）試驗按試驗溶劑（jì）和溫度變化（huà）可分為中性鹽（yán）霧試（shì）驗NSS、乙醋酸鹽霧試驗AASS、銅加（jiā）速醋酸（suān）鹽霧CASS及交變鹽霧試驗等四種類型。
    四類鹽霧試驗條（tiáo）件
    中性鹽霧試驗（yàn）（NSS）是出現早目前應用領域廣的一種加速腐（fǔ）蝕試驗方法。試驗條件為連續鹽霧（wù），溫度35℃，5%的NaCl溶（róng）液；NaCl的溶液pH值在6.5~7.2之（zhī）間；鹽霧沉（chén）降量為1~2mL/h（80cm2）。
GB/T10125推薦的（de）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（chǔ）上發展（zhǎn）起來的。試驗條件是NSS的（de）基礎上，在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（xìng）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（yàn）條件是在0.26g/L的NaCl溶液中加入氯化（huà）銅（CuCl2·2H2O），pH值為3.1~3.3，試驗（yàn）溫度50℃。
    GB/T10125推薦的時間為：(2h、6h、24h、48h、72h、96h、144h、240h、480h、720h、1000h)
    交變（biàn）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（hé）循環，模擬複雜環（huán）境。按照GB/T2423.18-2012標準要（yào）求，鹽霧（wù）溫度35℃，NaCl的溶（róng）液pH值在6.5~7.2之間，規定了6種嚴酷（kù）度（dù）等（děng）級。
    嚴酷等級（1）和（2）適用於試驗在海洋環境或在近海地區使用的產品，一個循環。其中嚴酷等級（1）適用於試驗在大（dà）部分使用壽命期間暴（bào）露於這種環境的產品（例如船用雷達、甲板設備）；嚴酷等級（2）適用於試驗可能經常（cháng）暴露於海洋環境、但通常會（huì）受封閉物保護的產品（如船橋或在控製室內使用的航海設備）；嚴酷（kù）等級（3）至（6）適用於通常在含鹽大氣與幹燥大氣直接頻繁交替使用的產品，例如汽車（chē）級零部（bù）件。
    嚴酷等級（1）和（2）將實驗程序分成若幹（gàn）個規定的（de）噴霧周期，每個噴霧周期之（zhī）後接一個（gè）濕熱貯存周期，噴（pēn）鹽溫度在15℃~35℃之間，貯存條件為溫度40℃，相對濕度93%。嚴（yán）酷等級（jí）（3）至（6）將實驗程序分若幹規定（dìng）的試驗循環。每個試（shì）驗循環的組成為：顯示四個（gè）噴霧周期，每個噴霧周期之後都緊跟著（zhe）一個濕熱貯存周期，在噴霧和濕熱貯存之（zhī）後再在試驗標準大氣（qì）條件下貯存一個周期。噴鹽溫度在15℃~35℃之（zhī）間，貯存條件為溫度40℃，相對濕度93%。
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（bù）發生了電化學反應,形成“低電位金屬-電解質溶液（yè）-高電位雜質（zhì）”的原電池係統,從（cóng）而發生電子轉移,陽（yáng）極金屬出現溶解,終形成新（xīn）的化合（hé）物,即腐蝕生成物。同理（lǐ）對於金屬保護層（céng）和有機塗層的鹽霧腐蝕機理也（yě）一樣（yàng）。
    GJB548-2005方法1009對於腐蝕生成（chéng）物的定義是指腐蝕作用的（de）結（jié）果（即鏽或氧化鐵、氧化鎳、氧化錫等）。腐蝕生成物可能在原來腐蝕部位（wèi），或者由於（yú）鹽霧的流動或蔓延而覆蓋非腐（fǔ）蝕區域。
    鹽霧（wù）腐蝕破壞過程中起主要作用的是Cl-, Cl-半徑（jìng）較小,隻有1.81×10-10m，因此具有很強的穿透能力（lì）,容易穿透金屬氧化層和防護（hù）層進（jìn）入到金屬內部,破（pò）壞金（jīn）屬（shǔ）的鈍態。同時, Cl-具有一定的水合能,容易吸附在金屬表麵的（de）孔隙、裂縫等位置,取代保護（hù）金屬氧化（huà）層中的氧,致使金屬受（shòu）到破壞。
    鹽溶液的電化學腐蝕（shí）過程如（rú）下（xià）：
    陽極:金屬以水化離子的（de）形式進入溶液,並把當量的電（diàn）子留在金屬
    Me→Me+++2e
    Me+++nH2O→Me--.2H2O或Me+nH2O→Me++.nH2O+2e電子從（cóng）陽極流到陰（yīn）極
    陰極:留在金（jīn）屬中的剩餘電（diàn）子（zǐ）被氧去極化,氯通過擴散或對流,到達陰極表（biǎo）麵, 吸收電子而成為氫氧根離子：1/2O2+H2O+2e→2OH-,溶液中氯化鈉溶液離解，同時生成腐蝕物。
    NaCl→Na++Cl
    2Me+++2Cl-+2OH-→MeCl2.Me(OH)2
    除了Cl-外,鹽霧腐（fǔ）蝕機理還受溶解在鹽溶液裏（lǐ）(實質上（shàng）是溶解在試樣（yàng）表麵的鹽（yán）液膜)氧的影響。氧能夠引起金屬表（biǎo）麵（miàn）的去極化過程,從而加速（sù）陽極金屬溶解。
    另外，由於（yú）鹽霧試驗過程中的持續噴霧,不斷沉降在試樣（yàng）表麵上的鹽液膜使含氧量始終保持在接近（jìn）飽和狀態。腐（fǔ）蝕（shí）物的生成，使滲入金屬缺陷裏鹽溶液的（de）體積逐（zhú）漸膨脹,因此導致了金屬內應力的（de）增大,引起應力腐蝕,塗層鼓起。
    鹽霧試驗條件對結果的影響
    腐（fǔ）蝕速率在（zài）很大程（chéng）度上取決於溫度、鹽溶液濃度、溶液PH值、鹽（yán）霧澱積率及流速等方麵。
    (1)試驗溫度的（de）影響
    隨著溫（wēn）度升高，腐蝕速度也會越快（kuài）。IEC60355指出：“溫度每升高10℃,腐蝕（shí）速度將（jiāng）提高2～3倍,電解質（zhì）的導電率將增加10%～20%”。這是因為溫度升高,試樣表麵鹽液膜中的離子運動加（jiā）劇,化學反應速度加快。不過由於氧在溶（róng）液中的溶解度與溫度成反比，所以當溫度超過35℃後，腐蝕速（sù）度反而隨著（zhe）溫度升高而降（jiàng）低。
    腐蝕速度主要是受溫度與溶解在溶（róng）液中的氧含量兩個（gè）因素所影（yǐng）響。
    當溫度低於（yú）35℃時，雖然氧含量隨著溫度（dù）升高而降低，但在這種情（qíng）況下電化學反應所需要的氧是足夠的，腐蝕（shí）速度（即電化學反應（yīng）速（sù）度）與（yǔ）溫度成正比，腐蝕速（sù）度受溫度控製。
    當溫度高於35℃時，隨著溫度升高而導致氧含（hán）量降低，從而不能滿足電（diàn）化學反應所需要的量。此時（shí），腐蝕速度是受溶（róng）解氧含（hán）量控製的，雖然溫度升高會使化學反應速度提高，但由於是氧在參與電化學反應，所（suǒ）以氧濃度下降（jiàng），腐蝕速度卻隨溫度升高而降低。
    (2)溶液濃度的影響
    在一定溫度條件下，腐蝕速度是由鹽濃度與溶解在（zài）溶液中的氧含量兩個因（yīn）素來控製的。當溶液中氧（yǎng）的含量能滿足電化學反（fǎn）應時，腐蝕速度受鹽濃度控製，即Cl-濃度越（yuè）大，發生（shēng）的反應越強，腐蝕速度與濃度成正（zhèng）比。當濃度增加到5%時，氧含量達到相對的飽和，當鹽濃度持續增加（jiā）後，溶解的氧含量將逐漸降低，不（bú）能滿（mǎn）足電化學反應的需求。這時，腐蝕速度是受溶液中氧的含量來控（kòng）製。雖（suī）然Cl-濃度變（biàn）大，但此時（shí）起主（zhǔ）要作用的是氧，所以腐蝕速度隨濃度的增加而變小。
    (3)溶液PH值的（de）影響
    溶液（yè）的pH值反映了（le）溶液的酸堿度。pH值越低（dī）,溶液中（zhōng）氫離子的濃度越高，酸（suān）性越強（qiáng）,腐蝕性也越強。所以為了使腐蝕速度穩定在可控範圍內，應（yīng）避免NaCl受其他因素影響而引起酸性或堿性。
    (4)鹽（yán）霧澱（diàn）積率的影響
    鹽霧澱積率是單位時間內在試（shì）驗區域上澱積的（de）鹽霧量，反（fǎn）映了噴霧密度和均勻性。鹽霧（wù）顆粒的大小與吸附的氧含量及腐蝕性息息相關。自然（rán）界中90%以上的鹽霧顆粒直徑在1μm以下。有研究表明，直徑（jìng）1μm的鹽霧顆粒表麵（miàn）所吸附的（de）氧（yǎng）量與顆（kē）粒內部溶解的氧量是相對平衡的，鹽霧顆粒再小，所吸附的氧量也不再增加。但如果液膜中的氧（yǎng）是靜止的（de），當液膜與金屬（shǔ）接觸（chù）,金（jīn）屬會很快腐蝕,同時（shí）液（yè）膜中（zhōng）的氧也很快下（xià）降,使腐（fǔ）蝕（shí）反（fǎn）應（yīng）減（jiǎn）慢。如果液膜不斷更新,腐蝕就（jiù）會連續（xù）進行。
    金屬表麵液膜的更新速（sù）度隨鹽霧（wù）澱積率的增加（jiā）而加快。鹽霧澱積率過低會影響金屬表麵液膜的更新速度（dù）。當澱積率小於0.3mL/cm2·d時,腐蝕速度隨澱積率（lǜ）的增加（jiā）而增加（jiā）。這是因為金屬表麵液膜較薄,氧很快到達陰極表麵,腐蝕率會緩慢上升,並（bìng）逐漸趨（qū）於平穩；當沉降率超過1.2mL/cm2·d時,液膜將增厚（hòu），氧的擴（kuò）散距離將增加，從而到達陰極表麵減緩，腐（fǔ）蝕速度（dù）反（fǎn）而不加快。
    因此，控製鹽霧澱積率，保（bǎo）障腐蝕（shí）速度穩（wěn）定，使試驗結果可以再現。一般要求鹽霧澱（diàn）積率控製在1~2mL/80cm2·h範圍內（nèi）。
    (5)試樣擺放角度的影響
    在鹽霧試（shì）驗中,由於試驗箱內的溫（wēn）度、鹽溶液濃度（dù）是恒定的,在控（kòng）製好鹽霧澱積率的同時，試樣在鹽霧箱中的放置角度將對試驗結果將產生（shēng）重要影響。鹽霧試驗是以（yǐ）垂直（zhí）方向澱積的,在初始階段,腐蝕幾乎全部在試（shì）樣向上的一麵發生,這和自然環（huán）境下的腐蝕情況存在差異。在自然（rán）環境（jìng）下,試樣的兩麵（miàn）都會受到鹽霧腐蝕,而且有時試樣背麵還更嚴重,說明（míng）鹽霧試驗本質上與自然環境的不同。試樣放置角度(樣（yàng）品與水平麵的夾角)的變化會嚴（yán）重影響水平麵上的（de）投影麵積（jī）,直接關係到試樣（yàng）表麵的鹽（yán）霧澱積量，一般推薦試樣的擺放角度為20℃~30℃。
    (6)流速的影響
    在氧濃度（dù）、溫度、鹽濃度一定時，流（liú）速與腐蝕速度成正比關（guān）係，流速增加會導致腐蝕速度的加（jiā）快。

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