鹽霧腐蝕原理
金屬材料大多數(shù)的腐蝕發(fā)生在大氣環(huán)境中，大氣中含有氧氣、濕度、溫度變化和污染物等腐蝕成分和腐蝕因素。鹽霧腐蝕就是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕。
鹽霧對(duì)金屬材料的腐蝕，主要是導(dǎo)電的鹽溶液滲入金屬內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，形成“低電位金屬-電解質(zhì)溶液-高電位雜質(zhì)”微電池系統(tǒng)，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，作為陽(yáng)極的金屬出現(xiàn)溶解，形成新的化合物即腐蝕物。鹽霧腐蝕破壞過(guò)程中起主要作用的是氯離子，它具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，容易穿透金屬氧化層進(jìn)入金屬內(nèi)部，破壞金屬的鈍態(tài)；同時(shí)，氯離子具有很小的水合能，容易被吸附在金屬表面，取代保護(hù)金屬的氧化層中的氧，使金屬受到破壞。
鹽霧測(cè)試前后對(duì)比
鹽霧腐蝕測(cè)試方法及分類
鹽霧試驗(yàn)就是一種人造氣氛的加速抗腐蝕評(píng)估方法。它是將一定濃度的鹽水霧化；然后噴在一個(gè)密閉的恒溫箱內(nèi)，通過(guò)觀察被測(cè)樣品在箱內(nèi)放置一段時(shí)間后的變化來(lái)反映被測(cè)樣品的抗腐蝕性，它是一種加速測(cè)試方法，其鹽霧環(huán)境的氯化物的鹽濃度，可是一般天然環(huán)境鹽霧含量的幾倍或幾十倍，使腐蝕速度大幅提高，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，得出結(jié)果的時(shí)間也大幅縮短。
在天然環(huán)境下對(duì)某產(chǎn)品樣品進(jìn)行試驗(yàn)，腐蝕時(shí)間可能需要一年甚至數(shù)年，而在人工模擬鹽霧環(huán)境條件下進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，只要數(shù)天甚至是數(shù)小時(shí)，即可得到相似的結(jié)果。
鹽霧試驗(yàn)主要分為4種：中性鹽霧試驗(yàn)(NSS)；乙酸鹽霧試驗(yàn)(AASS)；銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)(CASS)；交變鹽霧試驗(yàn)。
GB/T10125-2012《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》中4種鹽霧測(cè)試方法的對(duì)比
鹽霧腐蝕試驗(yàn)設(shè)備
鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)圖
鹽霧試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定
鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果評(píng)定方法包括：評(píng)級(jí)法、腐蝕物出現(xiàn)評(píng)定法、稱重法。
1、評(píng)級(jí)法
是把腐蝕而積與總而積之比的百分?jǐn)?shù)按一定的方法劃分成幾個(gè)級(jí)別，以某個(gè)級(jí)別作為合格判定依據(jù)，它適合平板樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)。如GB/T6461-2002，ISO 10289-2001，ASTM B 537-70(2013)，ASTM D 1654-2005均采用該方法對(duì)鹽霧試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。
保護(hù)評(píng)級(jí)和外觀評(píng)級(jí)
RP和RA值的計(jì)算方式：
，公式中RP為保護(hù)評(píng)級(jí)值；RA為外觀評(píng)級(jí)值；A為計(jì)算RP時(shí)，為基體金屬腐蝕部分占總面積的百分比；計(jì)算RA時(shí)，為保護(hù)層腐蝕部分占總面積的百分比。覆蓋層分類及主觀評(píng)價(jià)
①覆蓋層分類
A：覆蓋層破壞所致的斑點(diǎn)或顏色變化
B：很難看得見甚至看不見的覆蓋層腐蝕所致的發(fā)暗
C：陽(yáng)極性覆蓋層的腐蝕產(chǎn)物
D：陰極性覆蓋層的腐蝕產(chǎn)物
E：表面點(diǎn)蝕
F：碎落、起皮、剝落
G：鼓泡
H：開裂
I：龜裂
J：雞爪狀或星狀缺陷
②覆蓋層破壞程度的主管評(píng)價(jià)
vs：非常輕度
s：輕度
m：中度
x：重度
◆保護(hù)評(píng)級(jí)的表示方法為：RA/—
如：輕微生銹超過(guò)表面1%，小于表面2.5%時(shí)，表示為：5/—
◆外觀評(píng)級(jí)的表示方法為：—/RA值+主觀評(píng)價(jià)+覆蓋層破壞等級(jí)
如：中度起斑點(diǎn)，面積超過(guò)20%，表示為：—/2mA
◆性能評(píng)級(jí)的表示方法為：RA值+主觀評(píng)價(jià)+覆蓋層破壞等級(jí)
如：試樣未出現(xiàn)基體金屬腐蝕，但出現(xiàn)小于總面積的1%的陽(yáng)極性覆蓋層的輕度腐蝕，表示為10/6sC
對(duì)基體金屬呈陰極性的覆蓋層照片(圖片來(lái)源：ISO 10289-1999)
2、腐蝕物出現(xiàn)評(píng)定方法
腐蝕物出現(xiàn)評(píng)定方法是一種定性的判定方法，它以鹽霧腐蝕試驗(yàn)后，產(chǎn)品是否產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象來(lái)劉一樣品進(jìn)行判定。如JB/T4159-2013，GJB4.11-83，GB/T4288-2018采用該方法對(duì)鹽霧測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。
常見電鍍件鹽霧試驗(yàn)后的腐蝕特征表
3、稱重法
稱重法是通過(guò)對(duì)腐蝕試驗(yàn)前后樣品的重量進(jìn)行稱重的方法，計(jì)算出受腐蝕損失的重量來(lái)對(duì)樣品耐腐蝕質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判，它特別適用于對(duì)某種金屬耐腐蝕質(zhì)量進(jìn)行考核。
腐蝕速率計(jì)算方法：
V失—金屬腐蝕速率，g/m2·h；
m0—試件腐蝕前的質(zhì)量，g；
m1 —試件腐蝕前的質(zhì)量，g；
S—試件的面積，m2；
t—試件的腐蝕時(shí)間，h。
鹽霧試驗(yàn)的影響因素
1、試驗(yàn)溫濕度
金屬腐蝕的臨界相對(duì)濕度大約為70%。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到或超過(guò)這個(gè)臨界濕度時(shí)，鹽將潮解而形成導(dǎo)電性能良好的電解液。當(dāng)相對(duì)濕度降低，鹽溶液濃度將增加直至析出結(jié)晶鹽，腐蝕速度相應(yīng)降低。溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，高鹽霧腐蝕速度越快。國(guó)際電工委員會(huì)指出：溫度每升高10℃，腐蝕速度提高2～3倍，電解質(zhì)的導(dǎo)電率增加10～20%。對(duì)于中性鹽霧試驗(yàn)，一般認(rèn)為試驗(yàn)溫度選在35℃較為恰當(dāng)。
2、溶液的濃度
濃度在5%以下時(shí)，鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而增加；當(dāng)濃度大于5%時(shí)，這些金屬的腐蝕速度卻隨著濃度的增加而下降。這是因?yàn)椋诘蜐舛确秶鷥?nèi)，氧含量隨鹽濃度的增加而增加；當(dāng)鹽濃度增加到5%時(shí)，氧含量達(dá)到相對(duì)的飽和，如果鹽濃度繼續(xù)增加，氧含量則相應(yīng)下降。氧含量下降，氧的去極化能力也下降即腐蝕作用減弱。對(duì)于鋅、鎘、銅等金屬，腐蝕速度卻始終隨著鹽溶液濃度的增加而增加。
3、樣品的放置角度
鹽霧的沉降方向是接近垂直方向的，樣品水平放置時(shí)，它的投影面積最大，樣品表面承受的鹽霧量也最多，因此腐蝕最嚴(yán)重。研究結(jié)果表明：鋼板與水平線成45度角時(shí)，每平方米的腐蝕失重量為250g，鋼板平面與垂直線平行時(shí)，腐蝕失重量為每平方米140g。GB/T2423.17-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：平板狀樣品的放置方法，應(yīng)該使受試面與垂直方向成30度角。
3、pH值
pH值越低，溶液中氫離子濃度越高，酸性越強(qiáng)腐蝕性也越強(qiáng)。中性鹽霧試驗(yàn)(NSS) pH值為6.5~7.2。由于受到環(huán)境因素的影響，鹽溶液的pH值會(huì)發(fā)生變化。為此國(guó)內(nèi)外的鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鹽溶液的pH值范圍都作了規(guī)定，并提出穩(wěn)定試驗(yàn)過(guò)程中鹽溶液pH值的辦法，以提高鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性。
4、鹽霧沉降量和噴霧方式
鹽霧顆粒越細(xì)，所形成的表面積越大，被吸附的氧量越多，腐蝕性也越強(qiáng)。傳統(tǒng)的噴霧方法包括氣壓噴射法和噴塔法，最明顯的缺點(diǎn)是鹽霧沉降量均勻性較差，鹽霧顆粒直徑較大。不同的噴霧方法對(duì)鹽溶液的pH值也會(huì)產(chǎn)生影響。
鹽霧試驗(yàn)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)
《GB/T 10125-2012》人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)
《GB/T 12967.3-2008》鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化膜檢測(cè)方法第3部分：銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)(CASS試驗(yàn))
《GB/ T6461-2002》金屬基體上金屬和其它無(wú)機(jī)覆蓋層經(jīng)腐蝕試驗(yàn)后的試樣和試件的評(píng)級(jí)
《GB/T 2423.17-2008》電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Ka：鹽霧
《GB/T 2423.18-2012》環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Kb：鹽霧，交變(氯化鈉溶液)
《JB 4159-1999》熱帶電工產(chǎn)品通用技術(shù)要求
《GJB 4.11-1983》船舶電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)
《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
鹽霧試驗(yàn)一小時(shí)相當(dāng)于自然環(huán)境多久？
鹽霧試驗(yàn)分為二大類，一類為天然環(huán)境暴露試驗(yàn)，另一類為人工加速模擬鹽霧環(huán)境試驗(yàn)。人工模擬鹽霧環(huán)境試驗(yàn)是利用一種具有一定容積空間的試驗(yàn)設(shè)備——鹽霧試驗(yàn)箱，在其容積空間內(nèi)用人工的方法，造成鹽霧環(huán)境來(lái)對(duì)產(chǎn)品的耐鹽霧腐蝕性能質(zhì)量進(jìn)行考核。它與天然環(huán)境相比，其鹽霧環(huán)境的氯化物的鹽濃度，可以是一般天然環(huán)境鹽霧含量的幾倍或幾十倍，使腐蝕速度大大提高，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，得出結(jié)果的時(shí)間也大大縮短。如在天然暴露環(huán)境下對(duì)某產(chǎn)品樣品進(jìn)行試驗(yàn)，待其腐蝕可能要1年，而在人工模擬鹽霧環(huán)境條件下試驗(yàn)，只要24小時(shí)，即可得到相似的結(jié)果。
某鹽霧試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)圖
人工模擬鹽霧試驗(yàn)又包括中性鹽霧試驗(yàn)、醋酸鹽霧試驗(yàn)、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)、交變鹽霧試驗(yàn)。
①中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))是出現(xiàn)最早目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種加速腐蝕試驗(yàn)方法。它采用5%的氯化鈉鹽水溶液，溶液PH值調(diào)在中性范圍(6～7)作為噴霧用的溶液。試驗(yàn)溫度均取35℃，要求鹽霧的沉降率在1～2ml/80cm2.h之間。
②醋酸鹽霧試驗(yàn)(ASS試驗(yàn))是在中性鹽霧試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它是在5%氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降為3左右，溶液變成酸性，最后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(yàn)快3倍左右。
③銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)(CASS試驗(yàn))是國(guó)外新近發(fā)展起來(lái)的一種快速鹽霧腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為50℃，鹽溶液中加入少量銅鹽—氯化銅，強(qiáng)烈誘發(fā)腐蝕。它的腐蝕速度大約是NSS試驗(yàn)的 8倍。
鹽霧試驗(yàn)時(shí)間對(duì)比自然環(huán)境時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室里只能是作為參考，實(shí)際各大公司采用鹽霧腐蝕時(shí)偏向使用中性鹽霧，時(shí)間大都在24、48和72三個(gè)檔。有人說(shuō)中性鹽霧試驗(yàn)24h相當(dāng)于自然環(huán)境1年；醋酸鹽霧試驗(yàn)24h相當(dāng)于自然環(huán)境3年；銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)24h相當(dāng)于自然環(huán)境8年，這種說(shuō)法缺少依據(jù)！零件在服役過(guò)程中的腐蝕速度和零件的工作環(huán)境關(guān)系很大，而且大氣環(huán)境也分好多種類，比如臨海環(huán)境、內(nèi)陸環(huán)境等。
