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盐雾测试基本常识以及原理

文章出处:www.anjiecheng.net 人气:发表时间:2019-09-02 16:53:48

盐雾腐蚀原理

                                                                                                                                     

金属材料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。

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—电解质溶液一高电位杂质”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。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。

 

盐雾测试的必要性

                                            

为了验证产品上的金属部件暴露于大气或其它环境中会否发生腐蚀.可以将产品在使用环境下放置足够长的时间,例如产品的一个生命周期这样做既耗时又费力,在实际中是极少采用的.

这样就需要一种方便的方法去评估产品的抗腐蚀性.

盐雾测试就是一种人造气氛的加速抗腐蚀评估方法它是将一定浓度的盐水雾化,然后喷在一个密闭的恒温箱内,通过观察被测样品在箱内放置一段时间后的变化来反映被测样品的抗腐蚀性.它是一种加速测试方法,就是用时短,不需要几年,只需要几天,甚至几小时.

虽然盐雾试验是一种有效的测试方法.但是由于影响腐蚀的因素很多,单一的抗盐雾性能不能作为代表抗其他介质的性能,所以盐雾试验结果不能作为被试材料在所有环境下抗腐蚀性能的直接指南.同时材料在试验中的性能也不能作为在使用中耐蚀性的直接指南.

尽管如此,盐雾试验方法仍可作为检验被试材料的一种方法.

 

盐雾测试设备

                                                                                                                                                                                                                                                                  

 盐雾测试机               

 

盐雾试验结果评定

盐雾试验的结果评定方法包括:评级法;腐蚀物出现评定法;称重法。

 

 

 

评级法
 
 
 
 
 
 

 

是把腐蚀而积与总而积之比的百分数按一定的方法划分成几个级别,以某·个级别作为合格判定依据,它适合平板样品进行评价。如GB/T6461-2002,ISO 10289-2001,ASTM B 537-70(2013),ASTM D 1654-2005均采用该方法对盐雾测试结果进行评估。

 

 

 

RPRA值的计算方式:

RP—保护评级值;

RA—外观评级值;

A—计算RP时,为基体金属腐蚀部分占总面积的百分比;计算RA时,为保护层腐蚀部分占总面积的百分比。

 

覆盖层分类及主观评价

 

产品保护等级

 

保护评级的表示方法为RA/—

如:轻微生锈超过表面1%,小于表面2.5%时,表示为:5/—

 

外观评级的表示方法为:—/RA值+主观评价+覆盖层破坏等级

如:中度起斑点,面积超过20%,表示为: —/2mA

 

性能评级的表示方法为RA值+主观评价+覆盖层破坏等级

如:试样未出现基体金属腐蚀,但出现小于总面积的1%的阳极性覆盖层的轻度腐蚀,表示为10/6sC

 

 

 

对基体金属呈阴极性的覆盖层照片图片来源:ISO 10289-1999)

 

 

 

腐蚀物出现评定方法
 
 
 
 
 
 

 

是一种定性的判定方法,它以盐雾腐蚀试验后,产品是否产生腐蚀现象来刘一样品进行判定。如JB4159-1999,GJB4.11-1983,GB/T4288-2003采用该方法对盐雾测试结果进行评估。

 

常见电镀件盐雾试验后的腐蚀特征表

 

 

表格来自网络

 

 

 

称重法
 
 
 
 
 
 

 

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。

 

腐蚀速率计算方法:

 

 

V— 金属腐蚀速率,g/m2·h

m0 — 试件腐蚀前的质量,g;

m1 — 试件腐蚀前的质量,g;

S — 试件的面积,m2

— 试件的腐蚀时间,h。

 

 

 

 

盐雾试验的影响因素

 

 

 

 

试验温湿度

 
 
 
 
 
 

 

 

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。温度升高,分子运动加剧,高盐雾腐蚀速度越快。国际电工委员会指出: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%。对于中性盐雾试验,一般认为试验温度选在35℃较为恰当。

 

 

溶液的浓度
 
 
 
 
 
 

 

 

 

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。这是因为,在低浓度范围内,氧含量随盐浓度的增加而增加;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。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。

 

 

 

样品的放置角度
 
 
 
 
 
 

 

 

 

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/T 2423.17-93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。

 

 

 

pH值
 
 
 
 
 
 

 

 

 

pH值越低,溶液中氢离子浓度越高,酸性越强腐蚀性也越强。中性盐雾试验(NSS)  pH值为6.5~7.2。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。

 

 

 

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。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。不同的喷雾方法对盐溶液的pH值也会产生影响。

 

 

 

 

盐雾试验相关的标准

 

 

 

 
  

标准号

标准名称

GB/T 10125-2012

人造气氛腐蚀试验  盐雾试验

GB/T 12967.3-2008

铝及铝合金阳极氧化膜检测方法第3部分:铜加速乙酸盐雾试验(CASS试验)

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

GB/T  2423.17-2008

电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法  试验Ka:盐雾

GB/T  2423.18-2012

环境试验  第2部分:试验方法 试验Kb:盐雾,交变(氯化钠溶液)

JB 4159-1999

热带电工产品通用技术要求

GJB 4.11-1983

船舶电子设备环境试验盐雾试验

ASTM B 117-2007

Standard Practice for Operating Salt Spray  (Fog) Apparatus

ASTM B  368-2003

Standard Test  Method for  Copper-Accelerated Acetic Acid-Salt  Spray (Fog) Testing

ASTM B 537-70  (2013)

Standard Practice for Ratingof Electroplated  Panels Subjected to Atmospheric Exposure

ASTM D  1654-2005

Standard Test  Method for Evaluation of Painted or Coated Speciments Subjected to Corrosive  Environment

ASTM G 85  -2011

Standard Practice for Modified Salt Spray  (Fog) Testing

 

 

一、为什么要测盐雾测试

为了验证产品上的金属部件暴露于大气或其它环境中会否发生腐蚀.可以将产品在使用环境下放置足够长的时间,例如产品的一个生命周期这样做既耗时又费力,在实际中是极少采用的.

这样就需要一种方便的方法去评估产品的抗腐蚀性.

盐雾测试就是一种人造气氛的加速抗腐蚀评估方法它是将一定浓度的盐水雾化,然后喷在一个密闭的恒温箱内,通过观察被测样品在箱内放置一段时间后的变化来反映被测样品的抗腐蚀性.它是一种加速测试方法,就是用时短,不需要几年,只需要几天,甚至几小时.

虽然盐雾试验是一种有效的测试方法.但是由于影响腐蚀的因素很多,单一的抗盐雾性能不能作为代表抗其他介质的性能,所以盐雾试验结果不能作为被试材料在所有环境下抗腐蚀性能的直接指南.同时材料在试验中的性能也不能作为在使用中耐蚀性的直接指南.

尽管如此,盐雾试验方法仍可作为检验被试材料的一种方法.

二、哪些产品需要做盐雾测试

金属及其合金

金属覆盖层

有机覆盖层

阳极氧化膜

三、覆盖层

1) 覆盖层类型

有机覆盖层,例如油漆,清漆,粉末喷涂(powder),防锈油等.

金属覆盖层,例如电镀,化学镀,离子镀,喷镀,热浸镀,化学气相沉积等.常用的电镀层有镀锌,镀铜,镀镍,镀铬,镀锡及镀黄铜,镀铅锡合金等.

2) 覆盖层作用

美观性 例如:镀光亮铬

保护基体金属免遭腐蚀

四、盐雾试验的测试方法分类

中性盐雾试验(NSS)

乙酸盐雾试验(AASS)

铜加速乙酸盐雾试验(CASS)

常用标准类型:ISO 9227:2006 欧洲(包括英国)

ASTM B117-03 美国

DIN 50021:1988 德国

 

(一)中性盐雾试验试验NSS(Neutral Salt Spray)

² 测试标准选择

ISO 9227:2006 欧洲(包括英国)

ASTM B117-03 美国

DIN 50021:1988 德国

几个测试标准的条件一样,看以下内容

² 测试条件

氯化钠溶液浓度50g/L± 5g/L

PH值为6.5~7.2

试验箱内温度35 ±2°C

(美国351.1/-1.7 °C)

盐雾沉降速度为每80cm²每小时1.5±0.5mL

² 样品准备

试样种类,数量,形状,尺寸根据产品标准确定如无标准由有关各方协商.

试验前试样必须采用适当方法清洗干净,但不应洗去试样上有意涂覆的保护性有机膜.

对于切割下来的试样,应用油漆,石蜡或胶带对切割区进行保护.

² 样品放置

试样放在盐雾箱内使被试面朝上,让盐雾自由沉降在被试面上,被试面不能受到盐雾直接喷射.

试样被试表面要与垂直方向成20.

试样可以放置在箱内不同水平面上但相互之间不得接触,也不得与箱体接触,试样上的液滴不得落 在其他试样上.

试样支架用玻璃,塑料等材料制造.悬挂试样的材料不能用金属,而应用纤维等绝缘材料.

² 试验时间

试验时间根据不同产品规范确定一般来说,2/4/6/8/24小时大于24小时为24小时的整数倍.

例如:

² 试验后样品处理

试验结束后取出试样,在室内自然干燥0.5~1小时,然后用温度不高于40摄氏度的清洁流动水轻轻冲洗,以除去残留的盐雾溶液,再立即吹风机吹干.

五、试样评级

评级标准选择

 

一些专有名词解释

阳极镀层指覆盖层对基体呈阳极性的镀层.即覆盖层比基材金属活泼,如果发生电化学反应,覆盖层先腐蚀.例如,钢上镀锌等.

阴极镀层:指覆盖层对基体呈阴极性的镀层.即覆盖层不及基材金属活泼,如果发生电化学反应,基体金属先腐蚀.例如,钢上镀锡等.

ASTM D610-01

评定结果一般由一个数字和一个字母组成,如 6-S, 4-P.前面数字表示腐蚀面积,后面字母表示腐蚀形态.具体解释如下:

 

腐蚀形态如下;

S Spot Rusting 几个大片腐蚀 

G General Rusting 尺寸有大有小的腐蚀

P Pinpoint Rusting 微小的点蚀

H Hybrid Rusting 几种形态的混合腐蚀

图示如下:

 

ISO 4628-3:2003

评定结果为 Ri 后加一个阿拉伯数字,如 Ri6, Ri4.数字表示腐蚀面积

数字与腐蚀面积对应关系如下:

评级数      腐蚀面积

   Ri 0         0

   Ri 1       0.05

   Ri 2       0.5

   Ri 3        1

   Ri 4        8

   Ri 5       40/50

ISO 10289:1999

评定结果一般由保护评级数(Rp)和外观评级数(RA)组成,如果只需要保护评级.外观评级可以省略.

保护评级数(Rp)表示镀层保护基体金属免受腐蚀的能力它通常由一个 0~10 的阿拉伯数字表示.该数字代表的是基体金属发生腐蚀的面积.

外观评级数(RA)表示覆盖层破坏的程度.它通常由一个 0~10 的阿拉伯数字加一个小写字母和一个大写字母组成.例如 6 m A, 4 s C.在上述评级中阿拉伯数字代表对应的覆盖层破坏面积小写字母代表覆盖层破坏程度的主观评价,大写字母代表覆盖层破坏类型.

Rp, Ra 解释

R=Rating

p = protection 保护

a = appearance 外观)

数字与腐蚀面积对应关系,如下图:

 

覆盖层破坏程度的主观评价

  vs =  非常轻度

  s =  轻度

  m = 中度

x = 重度

覆盖层破坏类型的分类

 

A 覆盖层破坏所致的斑点和(或)颜色变化

B 很难看的见甚至看不见的覆盖层腐蚀所致的发暗

C 阳极性覆盖层的腐蚀产物 

D 阴极性覆盖层的腐蚀产物

E 表面点蚀

F 碎落,起皮,剥落

G 鼓泡

H 开裂

I 龟裂

J 鸡爪状或星状缺陷

评级举例1

轻微生锈超过表面1%,小于表面2.5%

Rp = 5

极小的表面蚀点导致整个表面轻度发暗

Ra = 0 s B , vs E.

评级举例2

试样上 0.3% 的面积出现基体金属腐蚀

Rp = 7

阳极性覆盖层的腐蚀产物覆盖总面积0.15%, 而且最上面电沉积层出现轻微鼓泡的面积超过总面积的0.75%

Ra = 8 vs C, 6 m G
 

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