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盐雾腐蚀试验危害以及测试方法

信息来源于:互联网 发布于:2022-07-19

据统计,每年约有1亿吨金属被腐蚀报废,占年产量的20%~40%。此外,随着工业化的进程,腐蚀问题变得越来越严重。美国的腐蚀消耗(材料消耗和腐蚀)1949年为50亿美元,1975年为700亿美元,1985年为1680亿美元,比1949年增长了80多倍。据估计,全年因腐蚀而报废的钢铁设备相当于年产量的30%。显然,金属构件的破坏价值远大于金属材料。发达国家每年因腐蚀造成的经济损失约占GDP的2% ~ 4%;美国每年因为腐蚀多消耗3.4%的能源;我国每年因腐蚀造成的经济损失至少200亿。腐蚀的大危害不仅体现在经济损失上,还会带来重大的人员伤亡、环境污染、资源浪费,阻碍新技术的发展,促进自然资源的流失。

盐雾腐蚀的背景和机理

它是由环境引起的腐蚀性物质或其性质的破坏或退化。大部分腐蚀发生在大气环境中,大气环境中含有腐蚀成分和氧气、湿度、温度变化、污染物等因素。

盐雾腐蚀是一种常见且具破坏性的大气腐蚀。盐雾是指氯化物气氛,其主要腐蚀成分是氯化钠。金属材料表面的盐雾腐蚀是氯离子透过金属表面的氧化层和保护层与金属内部发生电化学反应造成的。同时,氯离子含有一定的水化能,容易被吸附在金属表面的孔隙和裂纹挤出并取代氯化物层中的氧,使不溶性氧化物变成可溶性氯化物,使钝化表面变成活性表面,对产品产生极其恶劣的不良反应。

阳极:金属失去电子,变成金属阳离子,以水合离子的形式进入溶液,同时在金属中留下相当数量的电子。

阴极:留在阴极金属中的剩余电子被氧去极化,还原并被吸收成氢氧根离子。

电解质:氯化钠离解生成钠离子和氯离子,部分氯离子、金属离子和氢氧根离子反应生成金属腐蚀剂。

盐雾腐蚀危害

1)盐雾腐蚀会破坏金属保护层,使其失去装饰性,降其机械强度;
2)某些电子元件和电路因腐蚀而中断,尤其是在振动环境中。
3)盐雾落在绝缘子表面时,表面电阻会降;绝缘子吸收盐溶液后,其体积电阻会下降四个数量级;
4)机械零件的运动部件或运动部件因腐蚀而增加摩擦力,导致运动部件被卡住。

金属材料的盐雾腐蚀试验

盐雾试验分为自然环境暴露试验和人工加速模拟环境试验。后者是利用盐雾试验箱,通过人工方法在其容积空间内制造盐雾环境,来评定产品的耐盐雾腐蚀性能。

与自然环境相比,盐雾环境中氯化物的盐浓度可以是一般自然环境中盐雾含量的几倍或几十倍,大大提高了腐蚀速率,大大缩短了产品盐雾试验得出结果的时间。例如,如果产品样品在自然暴露环境中测试,可能需要一年时间才能腐蚀,而如果在人工模拟盐雾环境中测试,只需要24小时就可以得到类似的结果。但是人工加速模拟试验还是和自然环境不一样,所以不能替代。

适用范围

1)在钢表面电镀铜+镍+铬或镍+铬;
2)在铜或铜合金表面镀镍+铬;
3)300系列或400系列不锈钢表面镀镍+铬;
4)在铝或铝合金表面电镀铜+镍+铬;
5)在锌合金表面电镀铜+镍+铬;
6)塑料电镀件。

盐雾腐蚀试验危害以及测试方法

测试方法

中性盐雾试验(NSS试验)
是目前应用早、广泛的加速腐蚀试验方法。它使用5%的氯化钠盐溶液,溶液的PH值被调节到中性范围(6 ~ 7)作为喷洒溶液。试验温度为35℃,要求盐雾沉降速率在1 ~ 2ml/80cm·h之间。

醋酸盐雾试验(ASS试验)
它是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。就是在5%的氯化钠溶液中加入一些冰醋酸,使溶液的PH值降到3左右,溶液变成酸性,后形成的盐雾由中性盐雾变成酸性。其腐蚀速度比NSS试验快3倍左右。

铜盐加速醋酸盐雾试验(LRHS-663P-RY)
这是国外新开发的快速盐雾腐蚀试验。试验温度为50℃,盐溶液中加入少量铜盐-氯化铜,强烈诱发腐蚀。其腐蚀速率约为NSS试验的8倍。

交变盐雾试验
是多方面的盐雾试验,实际上是中性盐雾试验加上恒湿试验。主要用于腔体式整机产品。通过潮湿环境的渗透,盐雾腐蚀不仅发生在产品表面,也发生在产品内部。就是将产品在盐雾和湿热下交替转换,后检查整个产品的电学和力学性能是否有变化。

GB/T 10125中四种盐雾试验方法的比较

影响因素

影响盐雾试验结果的主要因素包括:温湿度、盐溶液浓度、样品放置角度、盐溶液pH值、盐雾沉降量和喷雾方式等。

1)测试温度和湿度
温度和相对湿度影响盐雾腐蚀。金属腐蚀的临界相对湿度约为70%。当相对湿度达到或超过这个临界湿度时,盐就会潮解,形成导电性好的电解质。当相对湿度降时,盐溶液的浓度会增加,直至结晶盐析出,腐蚀速率相应降。试验温度越高,盐雾腐蚀速度越快。对于中性盐雾试验,大多数学者认为35℃的试验温度较为合适。

2)盐溶液的浓度
盐浓度对腐蚀速率的影响与材料和涂层的类型有关。当浓度低于5%时,钢、镍和黄铜的腐蚀速率随浓度的增加而增加。当浓度大于5%时,这些金属的腐蚀速率随着浓度的增加而降。

3)样品的放置角度
样品放置角度对盐雾试验结果有影响。盐雾的沉降方向接近垂直方向。试样水平放置时,其投影面积大,试样表面承受盐雾多,因此腐蚀严重。GB/T2423.17-93标准规定“平板试样的放置方法应使被测表面与垂直方向成30度角。

4)盐溶液的pH值
溶液的pH值是影响盐雾试验结果的主要因素之一。pH值越低,溶液中氢离子浓度越高,酸性越强,腐蚀性越强。铁/锌、铁/镉、铁/铜/镍/铬等电镀件的盐雾试验表明,pH值为3.0的醋酸盐雾试验(ASS)的腐蚀性比pH值为6.5 ~ 7.2的中性盐雾试验(NSS)严重1.5 ~ 2.0倍。

5)盐雾沉降量和喷雾方式

6)测试的持续时间

结果判断

盐雾试验的目的是评定产品或金属材料的耐盐雾腐蚀性能,对盐雾试验结果的判断就是对产品质量的判断。判断结果是否正确合理,是正确衡量产品或金属耐盐雾腐蚀性能的关键。盐雾试验结果是通过评级、称重、腐蚀物质外观和腐蚀数据的统计分析来判断的。

1)评级判定法:将腐蚀面积占总面积的比例按照一定的方法划分为若干等级,以某一等级作为合格判定的依据,适用于平板样品的评定。

2)称重判断法:通过腐蚀试验前后样品的重量变化,计算腐蚀损失的重量(或增重)来判断样品的耐腐蚀质量,适用于评价某些金属的耐腐蚀质量。

3)腐蚀外观判断法:是一种定性的判断方法,通过产品在盐雾腐蚀试验后是否有腐蚀现象来判断样品。一般产品标准多采用这种方法。

4)腐蚀数据的统计分析方法:主要用于分析和统计腐蚀情况,不专门用于判断某一具体产品的质量。
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