涂层耐蚀性试验方法和标准-人工加速腐蚀试验
1.盐雾试验
盐雾试验根据所用溶液成分的不同,可分为中性盐雾试验(NSS)、醋酸盐雾试验(ASS)和铜盐加速醋酸盐雾试验(CASS)。NSS试验应用较早,范围较广,但与室外暴露试验相比,重复性差,试验周期长。ASS测试是一个注意力集中的加速测试。CASS试验是铜镍铬或镍铬装饰涂层加速腐蚀试验的通用方法。
(1)盐雾试验溶液的制备
应使用蒸馏水或去离子水制备盐雾试验溶液。氯化钠原则上不应含有铜和镍,碘化钠(Nal)含量应小于0.1%,以干盐计的总杂质不应超过0.4%。NSS溶液配制后,PH值应为6.0~7.0,否则应检查水中、盐中或两者中的有害杂质。PH值可以用分析纯盐酸或氢氧化钠调节。
在NSS试验溶液中加入冰醋酸,用分析纯冰醋酸或氢氧化钠调节PH值至3.1~3.3,即可制得ASS溶液。
CASS溶液的PH值与ASS溶液相同,只是在ASS溶液中加入0.26±0.02g/L氯化铜(Cu2·2H2O)加速腐蚀,试验温度也提高到50±2℃。
为了除堵塞喷嘴的任一物质,使用前必须过滤测试溶液。喷雾测试溶液只能使用一次。
(2)盐雾试验设备
应选择经鉴定符合相关标准的盐雾试验箱。盐箱的容积不小于0.2m3。盐雾装置包括喷雾气源、喷雾室和盐水储罐。试验箱内的结构材料不应影响盐雾的腐蚀性能;盐雾不得直接喷在样品上;凝结在雾室顶部的液滴不允许滴在样品上。
盐雾试验箱只能在盐雾沉降率通过以下方法测量和调整后才能使用。在箱子的暴露区域放置至少两个干净的除雾器。集雾器由一个直径为10厘米的漏斗组成,漏斗插入有刻度的容器中。其收集面积为80cm2。放置时,一个靠近喷嘴入口,另一个远离喷嘴入口。要求只收集盐雾,不收集从样品或盒子其他部分滴落的液体。启动盐雾箱连续喷淋8小时,计算每小时80cm2集雾器收集的平均沉降毫升数。根据测量结果,调整箱内喷雾的收集速度和浓度,使其保持在规定的范围内。
(3)样品的放置和要求
①样品数量一般规定为3件。测试前,必须彻底清洗样品。清洁方法取决于表面状况和污垢的性质。不要使用任一会侵蚀样品表面的研磨剂和溶剂。
②将样品放入箱内,使被测平样品与垂直线成15° ~ 30°角,样品主表面朝上,平行于箱内盐雾流动的主方向。
③试验过程中,样品不得相互接触或碰撞箱壁。样品之间的间隔应能使盐雾自由沉积在样品的主表面。一个样品上的盐溶液不得滴在任一其他样品上。
④样品架必须由惰性非金属材料制成,如玻璃、塑料或适当涂层的木材。如果需要悬挂样品,悬挂工具材料不能是金属,但必须使用人造纤维、棉纤维或其他惰性绝缘材料,支架上的液滴不得落在样品上。
本文使用的1986年国家标准相当于现在新的标准——ISO1976标准。
⑤样品的刃口和标有识别标记的地方应涂上合适的材料。
⑥试验结束后,取出样品,在室内自然干燥0.5~1h,然后用流动冷水轻轻冲洗或浸泡,除去样品表面沉积的盐,再用吹风机吹干,然后检查评定等级。
(4)结果评估
为了满足特殊要求,可以采用许多不同的测试结果评价标准。比如质量变化;显微镜观察显示的变化;或者机械性能的变化。大多数测试的常规记录应包括:测试后的外观;去除表面腐蚀产物的外观;腐蚀缺陷的分布和数量,即点蚀、开裂和起泡;腐蚀开始的时间等。
需要在不同环境下使用的各种电镀层和产品零件的盐雾试验周期、评价方法和合格标准应满足产品的技术要求。
2.腐蚀膏试验(CORR试验)(ISO4541-78)
将含有腐蚀性盐类的泥浆膏涂在待测样品上,待腐蚀膏干燥后,将样品按规定时间暴露在相对湿度较高的条件下。该方法适用于钢铁基体和锌合金基体上铜镍铬镀层和镍铬镀层耐蚀性的快速鉴定。CASS试验和CORR试验的腐蚀图像更接近实际应用。
(1)腐蚀膏的组成
硝酸铜铜(NO3)2·3H2O——0.035
氯化铁6H2O——0.165克
氯化铵——1.0g
清洁陶瓷级高岭土-30g
H2O——50毫升蒸馏水
(2)防腐蚀膏的制备
将计算量的硝酸铜、氯化铁和氯化铵溶于50毫升蒸馏水中,然后加入高岭土,搅拌均匀。现在应该使用防腐蚀膏,所有化学药品必须是化学纯的。
(3)试验方法
①试验前,可用乙醇、丙酮等适当溶剂清洗样品,但腐蚀性或能产生保护膜的溶剂不能用于清洗。
②用干净的刷子将腐蚀膏均匀地涂在样品上,使其湿膜厚度达到0.08 ~ 0.2毫米..在室温和相对湿度低于50%的条件下干燥1小时。
(3)干燥后,将样品移至温度38±2℃,相对湿度80%~90%,样品表面无结露的湿热箱中,连续暴露16小时为一个循环。除了放入或取出样品时短暂中断外,湿热箱应连续运行。
④试验周期和周期时间应在试验涂层或产品技术规范中规定。如果测试需要两个以上的循环,在一个循环结束后,用清水和海绵清洁样品上的糊状物,然后用上述方法涂抹新的腐蚀糊状物,并重复循环测试。
(4)样品的检验和评估
①钢样品上的涂层,样品干燥后,检查腐蚀膏中腐蚀点的大小和数量。为了使锈斑易于观察,可以将样品上的腐蚀膏去除,暴露在中性盐雾中4小时。或暴露在温度38℃、相对湿度%的湿热箱中24h,可见腐蚀锈斑。有时为了检查样品的外观损伤,用清水和海绵清洗腐蚀膏,干燥后检查外观光泽和开裂变化。
②用清水和海绵除锌合金或铝合金零件涂层上的腐蚀膏。干燥后,检查基底金属的涂层外观光泽、裂纹和腐蚀锈斑。
3.定期浸泡腐蚀试验(HB5194-81)
周期性浸泡试验是模拟半工业海洋大气腐蚀的快速试验方法。本试验适用于铝合金锌、镉镀层、装饰铬镀层和阳极氧化膜的耐蚀性试验。其加速性、模拟性和重现性均优于中性盐雾试验。
(1)测试设备
使用FL-65型车轮浸入式测试仪。
(2)测试溶液和补充溶液
注意:
1.除了过硫酸钠是分析纯的,其他化学试剂都是化学纯的,用蒸馏水配制。
2.用醋酸或冰醋酸调节溶液的酸碱度。
3.液位高度和溶液浓度由每周浸泡测试仪的补充系统自动保持和补偿。
(3)样品
样本量一般为60×40毫米或100×50毫米,每组5个样本,不应少于3个。
(4)检测结果的检查和评估
根据HB5192-81《涂层和化学涂层表观腐蚀等级评定方法》,腐蚀等级的规定可按腐蚀损伤百分比分为8个等级。腐蚀百分比是根据样品表面点状损伤的数量和大小,根据标准图评估密度和大小,再通过计算和查表得出腐蚀等级。具体评价方法见HB5192-81。
(5)测试周期
注:钝化后,镀锌和涂层应放置24小时(但不超过一个月),然后进行每周浸泡试验。
4.正常冷凝条件下的二氧化硫测试(ISO6988-85)
含有二氧化硫的潮湿空气会迅速腐蚀许多金属,腐蚀形式与它们在工业大气中出现的腐蚀形式相似。因此,二氧化硫试验用于模拟和加速工业区样品的腐蚀过程。主要用于快速评价防护装饰涂料的耐蚀性和涂层质量。
(1)测试设备
试验箱应配备温度调节、排气处理和加热装置;SO2气瓶和气体定量稀释装置;浓度调节装置等。,密封性能更好。
(2)样品的曝光模式
(1)放置在盒内支架上的样品之间的距离不得小于20毫米,样品与盒壁或盒顶之间的距离不得小于100毫米,样品下端与盒底水面之间的距离不得小于200毫米,样品与支架的接触面积应尽可能小。
②放置样品时,确保样品或支架上的冷凝水不会滴到下面的其他样品上。
③裸露样品表面严格朝南。样品板的表面应与垂直方向成15° 2的角度倾斜。
测试期:24小时为测试期。可在一个测试周期内持续暴露在测试室内;或者,样品可以先在试验箱中暴露8小时,然后置于室内环境大气中(温度为23±5℃,相对湿度小于75%,暴露时间为16小时)。
总试验时间应根据产品技术条件进行。
5.电解腐蚀试验(欧共体试验)(ISO4539-80)
本试验是一种快速、准确地鉴定室外用钢和锌合金压铸件上铜镍铬或镍铬涂层耐蚀性的方法。
电镀样品在规定的具有一定电位和预定时间的电解液中阳极氧化(通常通电1分钟),然后断电,样品在电解液中停留约2分钟,然后取出清洗,浸入含有指示剂的溶液中,使指示剂与贱金属离子(锌或铁离子)发生反应,检查样品的腐蚀点。检验后,将样品浸入电解液中,根据产品试验要求,重复上述实验数次。电解时间由模具的使用寿命决定。
6.硫化氢试验
该方法利用必要的空调和减压装置,将含硫化氢(# $%)气体的空气直接引入试验箱,H2S含量为10×10-4%~15×10-4%。柜内温度25±2℃,相对湿度75±5%。水也可以储存在玻璃干燥器的底部,以保持干燥器中的相对湿度较高(通常大于75%)。将装有适量硫化钠的烧杯放入干燥器中,然后将相应量的硫酸溶液从分液漏斗引入干燥器中,生成浓度约为0.3-0.5%的硫化氢气体。
这种方法常用于测试含H2S气体中镀银层和镀银层保护层的大气腐蚀。但硫化氢毒性大,有特殊气味,不建议作为一般涂料质量鉴定。
7.硫代乙酸铵的腐蚀试验(TAA试验)
在该试验中,样品暴露于硫代乙酸铵逸出的蒸汽中,饱和乙酸钠溶液保持75%的相对湿度。该试验适用于评估银或铜抗变色处理的有效性,并检查这些金属上贵金属涂层的不连续性。
需要注意的是,硫代乙酰胺是一种致癌物,应避免接触皮肤。
8.湿热试验
为了模拟湿热条件下电镀层的腐蚀,人为地创造了一个清洁的高温高湿环境进行实验。但是这种试验对电镀层的加速腐蚀作用并不显著,所以湿热试验一般不单独作为电镀工艺质量的鉴定,而是作为产品成分和包括电镀层在内的各种金属保护层的综合鉴定。
(1)测试设备
湿热试验箱或湿热实验室均可。
(2)试验方法
①恒温恒湿试验:温度40±2℃,相对湿度95%以上,用于模拟产品经常处于高温高湿的试验。
②温湿度变化测试:将温度从30℃升至40℃,相对湿度≥85%,时间1.5 ~ 2小时。高温高湿40±2℃,相对湿度95%,时间14 ~ 14.5小时.降温,从40±2℃降至30℃,相对湿度85%,时间2 ~ 3小时。低温高湿,30±2℃,相对湿度95%,时间5~6h。
这种方法模拟产品经常暴露在由温度和湿度变化引起的冷凝中。
③高温高湿试验:温度55±2℃,相对湿度大于95%,有结露时暴露16小时。关掉热源,让空气流通。当温度降至30℃时,样品保持5小时为一个周期。每次循环后检查样品。
该方法适用于锌层无色钝化膜的热水试验,但作用不可见,周期长,在涂层耐蚀性试验中应用不广泛。
(3)涂料湿热试验的质量评价
好:颜色深,涂层和底部金属无腐蚀;
合格:涂层腐蚀面积不超过涂层面积的1/3,但底层金属除棱角外无腐蚀;
不合格:涂层腐蚀占总面积的1/3以上,或底层金属被腐蚀。