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鹽霧腐蝕試驗的全面介紹

發布于:2021-06-28T17:06:26 閱讀次數:301

腐蝕的基本原理

腐蝕是一個電化學過程,可以把精煉的金屬變成自然的氧化狀態。大氣腐蝕發生在金屬表面的那層水膜里。水膜可能很薄以至于肉眼很難看清。

如何防止腐蝕?

1.氧化膜:在鋁,鈦,鋅,不銹鋼等金屬上自發形成氧化膜

2.電鍍

3.有機涂層(涂料)

4.鍍鋅-熱鍍鋅或電鍍工藝

戶外腐蝕

大氣腐蝕形式

大氣腐蝕具有復雜性,會形成不同類型的腐蝕情況。

1.全面或“自由”腐蝕

全面或“自由”腐蝕

相對均勻的腐蝕通常會隨著時間下降腐蝕速度

2.電偶腐蝕

電偶腐蝕

發生在兩種不同的金屬中。如在鋁和鋼中,通過犧牲活潑金屬(鋁)來保護不活潑金屬(不銹鋼)

3.縫隙腐蝕

縫隙腐蝕

發生在縫隙處,相對于鄰近區域由于氧有限導致的局部腐蝕

4.點蝕

點蝕

5.膜下腐蝕

膜下腐蝕

戶外腐蝕環境

促進腐蝕的環境因素:水,氧,離子(如氯離子,硫酸根離子等等)

什么是潮解?

固態鹽晶體從空氣中吸收了足夠的水分,變成電解質的過程。只要空氣足夠潮濕,所有可溶性鹽都會發生潮解。

常用的潮解點如下:其中氯化鉀,氯化鈉,氯化鈣是鹽霧腐蝕實驗常用的鹽。

SaltDRH
氯化鉀(KCl)85%
硫酸銨(NH4)2SO481%
氯化鈉(NaCl)76%
硝酸鈉(NaNO3)74%
氯化鎂(MgCl2)33%
氯化鈣(CaCl2)31%

如果環境的相對濕度高于以上數值,鹽就會潮解。

如圖所示,在一天24小時內,金屬件在不同的相對濕度下不同的鹽的潮解情況:

金屬件在不同的相對濕度下不同的鹽的潮解情況

相對濕度與腐蝕的關系

把鋁和鋼材連接一起,研究鋁和鋼材的電偶腐蝕,研究相對濕度和腐蝕的關系。

相對濕度與腐蝕的關系

如圖所示,在鋼鋁結構件上放在氯化鈉,可以看到在干燥狀態下(RH≦50%),鋼鋁結構上沒有發生氯化鈉腐蝕情況,當相對濕度在50%到76%的時候,沒有形成連續的薄液層,電偶腐蝕還未形成,但鋼和鋁各自都發生了腐蝕,濕度繼續增加到76%以上,這時均勻的電解液形成,電偶腐蝕產生,鋁被腐蝕,鋼被鋁保護,沒有被腐蝕。

實驗室鹽霧腐蝕測試

常見的鹽霧腐蝕測試的標準

常見的鹽霧腐蝕測試的標準有Prohesion,ASTM B117,ASTM G85,BS 3900 F4/F9,DIN 50.021,ISO 9227,GB/T 10125等等。

持續鹽霧介紹

1914年,首次提出了鹽霧測試,使用的是20%的氯化鈉

1939年,中性鹽霧標準ASTM B117發布,ASTM B117是當今最廣泛使用的腐蝕標準。

主要用于質量控制和金屬/轉換涂層。

ASTM B117在35℃的時候使用了5%的氯化鈉噴霧,細霧(通過壓縮空氣細化)間接噴到樣品上,ASTM B117具有很好的可重復性和可再現性。

持續鹽霧的局限性

●對于大部分環境模擬較差

通常產生和實際環境不符的腐蝕產物

和戶外腐蝕較差的排序相關性

Prohesion鹽霧測試

60年代,英國開發了prohesion,改進了測試方法,在鹽霧試驗中加入了干燥,使用稀氯化鈉和硫酸銨溶液,鹽霧和干燥交替進行,prohesion試驗非常適用于工業防護涂料的檢測。

Prohesion鹽霧測試的局限性

較差的可重復性和可再現性

在汽車行業較差的相關性

沒有相對濕度控制的變通做法

腐蝕老化交替循環測試

80年代,當涂層因為紫外照射而老化時,它抵抗腐蝕的作用也在下降,由此提出腐蝕老化交替循環測試,一周進行prohesion試驗,一周適用QUV進行紫外老化試驗,在兩個試驗箱中,人工輪換樣品。

QUV+F-FOG

如下圖,適用QUV紫外老化試驗箱和Q-FOG鹽霧箱對三種產品進行腐蝕/老化交替循環測試,與這三種產品27個月自然戶外腐蝕的情況進行對比。

三種產品進行腐蝕/老化交替循環測試與戶外對比

從圖中可以看出,在劃痕處,QUV+F-FOG進行的腐蝕/老化交替循環測試可以很好的模擬戶外對這三種產品的腐蝕情況。

第一代汽車循環腐蝕測試

第一代汽車循環腐蝕測試經歷鹽霧→干燥→潮濕三個階段,在干燥之后濕潤樣品重新開始腐蝕。第一代循環汽車標準的環境條件總結如下:

第一代循環汽車標準的環境條件總結

第一代汽車循環腐蝕測試的局限性---很差的可重復性和可再現性

缺乏全面的濕度可控功能

功能局限在高濕,干燥,不可控的實驗室環境

在濕度轉換階段不可控

不同樣品的干燥速率

沒有在潮解點附近的濕度階段

緩慢的鹽霧過程

干燥和重新濕潤樣品的時間很短

現代汽車腐蝕測試

現代汽車腐蝕測試有以下的特點

-鹽霧有時被直接的噴淋取代

●快速使得樣品潮濕 vs. 噴霧

●直接噴淋會沖洗掉之前步驟留下的鹽

-明確相對濕度控制 (不僅僅是環境溫濕度,高濕或者干燥)

-轉換時間可控

Q-FOG CRH型鹽霧試驗箱具有噴淋功能,可以很好的模擬汽車腐蝕試驗。

Q-FOG CRH型鹽霧試驗箱

Q-FOG CRH循環腐蝕鹽霧箱的高容量噴淋比傳統的噴霧快,且可以控制噴淋容量來調節腐蝕速率。

在現代汽車腐蝕測試的標準中,Toyota TSH1555G,VDA 621-415,Renault D17 2028采用的是噴霧形式,而GMW 14872,Volvo VCS-1027, 14 & 149,Volvo VCS 423-0014,ISO 16701和Ford CETP 00.00-L-467采用的是直接噴淋形式。

在不同的切換時間和升溫速度下,產品受腐蝕的時間及程度大不相同。下圖介紹在不同的升溫過程中發生的電化學腐蝕情況,在快速升溫的時候,鋼發生腐蝕反應需要0.5小時,鋁發生腐蝕反應需要4小時,而在緩慢升溫的情況下,鋼發生腐蝕反應需要1.75小時,鋁發生腐蝕反應需要3小時。

在不同的切換時間和升溫速度下,產品受腐蝕的時間及程度大不相同

現代汽車腐蝕標準的環境條件總結

現代汽車腐蝕標準的環境條件總結

腐蝕測試驗證

對腐蝕測試的驗證主要有以下三種:失重,沉積量和均勻性,獨立的溫濕度驗證

大氣腐蝕測試總結

大氣腐蝕是復雜的,戶外腐蝕測試包括完整的標準方法和有用的環境模型,實驗室腐蝕測試有100年的歷史,最近幾年才成熟,現代腐蝕方法相比過去需要很高的技術支持,并且需要有力的驗證措施來保證準確的測試結果。來自美國Q-LAB的Q-FOG可以很好的重現戶外幾個月或幾年才能發生的腐蝕,Q-FOG SSP型鹽霧箱適用于prohesion試驗或傳統鹽霧試驗,CCT型鹽霧箱適用于腐蝕研究和100%濕度要求的汽車循環腐蝕試驗,Q-FOG CRH型鹽霧箱適用于腐蝕研究和帶相對濕度控制的汽車循環腐蝕試驗等等。

Q-LAB中國指定代理商,40年專業代理美國Q-LAB系列產品,歡迎致電【400-6808-138】咨詢。

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