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关于盐雾试验腐化机理及试验条件的知识解读

作者: 宣布日期:2021-07-28

盐雾试验是一种常见的耐腐化情况试验,主要是通过盐雾试验机来模拟自然情况下条件,考核其产品的外貌金属质料的耐腐化性能是否达标,而盐雾试验主要分为自然情况袒露试验和人工模拟盐雾情况试验这两大类 。

 

人工模拟盐雾情况试验是利用盐雾试验机在其体积空间内模拟盐雾情况,以评估产品的耐盐雾腐化性能 。与自然情况相比,人工模拟盐雾情况中的NaCl浓度 �?梢允且话阕匀磺榭鲅挝砗康募副痘蚣甘�,增加腐化速度,可在短时间内得出评价结果 。


一、盐雾试验的分类:

盐雾试验按试验溶剂和温度变革可分为中性盐雾试验NSS、乙醋酸盐雾试验AASS、铜加速醋酸盐雾CASS及交变盐雾试验等四种类型 。

 

二、四类盐雾试验条件

中性盐雾试验(NSS)是泛起很早目前应用领域较广的一种加速腐化试验要领 。试验条件为连续盐雾,温度35℃,百分之5的NaCl溶液;NaCl的溶液pH值在6.5~7.2之间;盐雾沉降量为1~2mL/h(80cm2) 。

GB/T10125推荐的时间为

(2h、6h、24h、48h、72h、96h、144h、240h、480h、720h、1000h)

 

乙酸盐雾试验(AASS)是在中性盐雾试验的基础上生长起来的 。试验条件是NSS的基础上,在百分之5的NaCl溶液中加入一些冰乙酸,使溶液的pH值降为3.1~3.3之间,形成酸性盐雾,试验温度35℃ 。

GB/T10125推荐的时间为

(2h、6h、24h、48h、72h、96h、144h、240h、480h、720h、1000h)

铜加速醋酸盐雾试验(CASS)的试验条件是在0.26g/L的NaCl溶液中加入LV化铜(CuCl2·2H2O),pH值为3.1~3.3,试验温度50℃ 。

GB/T10125推荐的时间为

(2h、6h、24h、48h、72h、96h、144h、240h、480h、720h、1000h)

 

交变盐雾试验是一种综合盐雾试验,即将盐雾、湿热等测试条件进行组合循环,模拟庞大情况 。凭据GB/T2423.18-2012标准要求,盐雾温度35℃,NaCl的溶液pH值在6.5~7.2之间,划定了6种严酷度品级 。

严酷品级(1)和(2)适用于试验在海洋情况或在近海地区使用的产品,一个循环 。其中严酷品级(1)适用于试验在大部分使用寿命期间袒露于这种情况的产品(例如船用雷达、甲板设备);严酷品级(2)适用于试验可能经常袒露于海洋情况、但通�;崾芄乇瘴锉;さ牟罚ㄈ绱呕蛟诳刂剖夷谑褂玫暮胶I璞福�;严酷品级(3)至(6)适用于通常在含盐大气与干燥大气直接频繁交替使用的产品,例如汽车级零部件 。

 

严酷品级(1)和(2)将实验程序分成若干个划定的喷雾周期,每个喷雾周期之后接一个湿热贮存周期,喷盐温度在15℃~35℃之间,贮存条件为温度40℃,相对湿度百分之93 。严酷品级(3)至(6)将实验程序分若干划定的试验循环 。每个试验循环的组成为:显示四个喷雾周期,每个喷雾周期之后都紧随着一个湿热贮存周期,在喷雾和湿热贮存之后再在试验标准大气条件下贮存一个周期 。喷盐温度在15℃~35℃之间,贮存条件为温度40℃,相对湿度百分之93 。

 

三、盐雾的腐化机理

盐雾对金属质料的腐化是以电化学作用而逐渐地损坏的,主要是导电的盐溶液渗入金属内部爆发了电化学反应,形成“低电位金属-电解质溶液-高电位杂质”的原电池系统,从而爆发电子转移,阳级金属泛起溶解,然后形成新的化合物,即腐化生成物 。同理关于金属�;げ愫屯坎愕难挝砀硪惨谎� 。

 

GJb548-2005要领1009关于腐化生成物的界说是指腐化作用的结果(即锈或氧化铁、氧化镍、氧化锡等) 。腐化生成物可能在原来腐化部位,或者由于盐雾的流动或蔓延而笼罩非腐化区域 。

 

盐雾腐化破坏历程中起主要作用的是Cl-,Cl-半径较小,只有1.81×10-10m,因此具有很强的穿透能力,容易穿透金属氧化层和防护层进入到金属内部,破坏金属的钝态 。同时,Cl-具有一定的水合能,容易吸附在金属外貌的孔隙、裂缝等位置,取代�;そ鹗粞趸阒械难�,致使金属受到破坏 。

 

四、盐溶液的电化学腐化历程如下:

阳级:金属以水化离子的形式进入溶液,并把当量的电子留在金属

Me→Me+++2e

Me+++nH2O→Me--.2H2O或Me+nH2O→Me++.nH2O+2e电子从阳级流到阴级

阴级:留在金属中的剩余电子被氧去级化,NaCl通过扩散或对流,抵达阴级外貌,吸收电子而成为氢氧根离子:1/2O2+H2O+2e→2OH-,溶液中NaCl溶液离解,同时生成腐化物 。

NaCl→Na++Cl

2Me+++2Cl-+2OH-→http://MeCl2.Me(OH)2

除了Cl-外,盐雾腐化机理还受溶解在盐溶液里(实质上是溶解在试样外貌的盐液膜)氧的影响 。氧能够引起金属外貌的去级化历程,从而加速阳级金属溶解 。

另外,由于盐雾试验历程中的连续喷雾,不绝沉降在试样外貌上的盐液膜使含氧量始终坚持在接近饱和状态 。腐化物的生成,使渗入金属缺憾里盐溶液的体积逐渐膨胀,因此导致了金属内应力的加大,引起应力腐化,涂层兴起 。

 

五、盐雾试验条件对结果的影响

腐化速率在很洪流平上取决于温度、盐溶液浓度、溶液PH值、盐雾淀积率及流速等方面 。

 

(1)试验温度的影响

随着温度升高,腐化速度也会越快 。IEC60355指出:“温度每升高10℃,腐化速度将提高2~3倍,电解质的导电率将增加百分之10~20” 。这是因为温度升高,试样外貌盐液膜中的离子运动加剧,化学反应速度增快 。不过由于氧在溶液中的溶解度与温度成反比,所以当温度凌驾35℃后,腐化速度反而随着温度升高而降低 。

腐化速度主要是受温度与溶解在溶液中的氧含量两个因素所影响 。

当温度低于35℃时,虽然氧含量随着温度升高而降低,但在这种情况下电化学反应所需要的氧是足够的,腐化速度(即电化学反应速度)与温度成正比,腐化速度受温度控制 。

当温度高于35℃时,随着温度升高而导致氧含量降低,从而不可满足电化学反应所需要的量 。此时,腐化速度是受溶解氧含量控制的,虽然温度升高会使化学反应速度提高,但由于是氧在加入电化学反应,所以氧浓度下降,腐化速度却随温度升高而降低 。

 

(2)溶液浓度的影响

在一定温度条件下,腐化速度是由盐浓度与溶解在溶液中的氧含量两个因素来控制的 。当溶液中氧的含量能满足电化学反应时,腐化速度受盐浓度控制,即Cl-浓度越大,爆发的反应越强,腐化速度与浓度成正比 。当浓度增加到百分之5时,氧含量抵达相对的饱和,当盐浓度连续增加后,溶解的氧含量将逐渐降低,不可满足电化学反应的需求 。这时,腐化速度是受溶液中氧的含量来控制 。虽然Cl-浓度变大,但此时起主要作用的是氧,所以腐化速度随浓度的增加而变小 。

 

(3)溶液PH值的影响

溶液的pH值反应了溶液的酸碱度 。pH值越低,溶液中氢离子的浓度越高,酸性越强,腐化性也越强 。所以为了使腐化速度稳定在可控规模内,应制止NaCl受其他因素影响而引起酸性或碱性 。

 

(4)盐雾淀积率的影响

盐雾淀积率是单位时间内在试验区域上淀积的盐雾量,反应了喷雾密度和均匀性 。盐雾颗粒的巨细与吸附的氧含量及腐化性是相关的 。自然界中百分之90以上的盐雾颗粒直径在1μm以下 。有研究标明,直径1μm的盐雾颗粒外貌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 。但如果液膜中的氧是静止的,当液膜与金属接触,金属会很快腐化,同时液膜中的氧也很快下降,使腐化反应减慢 。如果液膜不绝更新,腐化就会连续进行 。

 

金属外貌液膜的更新速度随盐雾淀积率的增加而增快 。盐雾淀积率过低会影响金属外貌液膜的更新速度 。当淀积率小于0.3mL/cm2·d时,腐化速度随淀积率的增加而增加 。这是因为金属外貌液膜较薄,氧很快抵达阴级外貌,腐化率会缓慢上升,并逐渐趋于平稳;当沉降率凌驾1.2mL/cm2·d时,液膜将增厚,氧的扩散距离将增加,从而抵达阴级外貌减缓,腐化速度反而不增快 。

 

因此,控制盐雾淀积率,包管腐化速度稳定,使试验结果可以再现 。一般要求盐雾淀积率控制在1~2mL/80cm2·h规模内 。

 

(5)试样摆放角度的影响

在盐雾试验中,由于试验箱内的温度、盐溶液浓度是恒定的,在控制好盐雾淀积率的同时,试样在盐雾箱中的安排角度将对试验结果将爆发重要影响 。盐雾试验是以笔直偏向淀积的,在初始阶段,腐化险些全部在试样向上的一面爆发,这和自然情况下的腐化情况保存差别 。在自然情况下,试样的两面都会受到盐雾腐化,并且有时试样背面还更严重,说明盐雾试验实质上与自然情况的差别 。试样安排角度(样品与水平面的夹角)的变革会严重影响水平面上的投影面积,直接关系到试样外貌的盐雾淀积量,一般推荐试样的摆放角度为20℃~30℃ 。

 

(6)流速的影响

在氧浓度、温度、盐浓度一准时,流速与腐化速度成正比关系,流速增加会导致腐化速度的增快 。


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