盐雾试验应用分析

金属件的户外腐蚀往往受到多种因素的综合影响，这些因素往往并非孤立存在的。因此， 很难模拟一种人工环境试验能完全符合户外实际使用的环境。从以往的盐雾试验结果来看， 尽管恒定盐雾试验已被普遍认可并一直被认为是腐蚀试验的基础试验，但其与实际的自然腐 蚀试验无相关性。循环腐蚀试验（CCT）主要应用于汽车工业，在恒定盐雾试验基础上引入 了高温、湿度、低温、干燥等参量，尽可能考虑了自然环境中的诸多条件因素，目的为取得 与自然环境相关性更高的试验结果。故本文主要介绍循环腐蚀试验的相关内容。
物体表面的光泽度变小。
1
2 盐雾腐蚀机理与腐蚀能力 2.1 盐雾腐蚀机理
自然界的盐雾是强电解质，其中 NaCl 占电解质的 77.8%，电导很大，能加速电极反应 使阳极活化，加速腐蚀。
盐雾对产品的腐蚀是以电化学方式进行的，其机理是基于原电池腐蚀，腐蚀过程如下: 阳极过程腐蚀电池中电位较负的金属为阳极，发生氧化反应。金属的阳极溶解过程至少由以 下几个连续步骤组成：
在传统的盐雾喷淋测试中，喷雾的均匀性通常通过在箱内不同位置收集盐雾来检测。不 同于恒定盐雾试验，CCT 盐雾沉降率的检测不能在测试操作过程中完成。这是因为绝大多数 的 CCT 暴露规定盐雾循环时间相对较短。因此，为了测得在一个CCT 试验装置里盐雾沉降 量的均匀性,我们必需收集在连续喷雾达 16 个小时的盐雾沉降量。查看恒定盐雾试验的方 法可获得关于收集盐雾沉降量的详细说明。 3.3.4 测试中断
内腐蚀，即使在缺氧时，也会在酸中腐蚀而释放氢。 半贵重金属（电位在 0∽+0.7V 之间），如 Cu、Hg 和 Ag，仅在有氧时可在一切溶液中
腐蚀。 贵重金属（电位在+0.7V 以上），如 Pd、Pt 和 Au，一般是稳定的。 各类金属的标准电极电位如图 2。
图 2 金属的标准电极电位图
2.3 钢铁上镀锌覆盖层腐蚀能力介绍 下表为钢铁上镀锌覆盖层腐蚀能力简单对应关系，其腐蚀为表面镀层腐蚀情况。
镀锌层/μm
三价铬蓝白钝化
三价铬彩色钝化时
（TRI-V120）
（SpectraMATE25 ）
3
48
146
5
72
194
7
72
194
9
96
248
11
96
248
3 循环腐蚀试验方法
盐雾试验经历了从恒定盐雾、喷雾-干燥试验、循环腐蚀试验到盐雾紫外线循环暴露等 试验的过程。盐雾紫外线循环暴露试验与其他试验方法相比，引入了紫外线及冷凝水对样品 或材料的影响参量，更真实地体现了自然环境暴露中紫外线及凝露对样品机材料的影响。该 试验方法是一种新的盐雾试验方法，可以供公司后续制定相关盐雾标准时参考使用。
切口
落情况，即涂层或镀层对切边处的保护
性能（常见于产品的边缘部位）
3.3 暴露实验注意事项 除了一般恒定盐雾试验注意事项外, CCT 暴露的多种测试条件给试验结果重复性和再
现性带来更多的潜在问题。 3.3.1 试验箱负荷
满负荷的试验箱通常比轻负荷的试验箱，需要更长的时间来实现温度转变。为了保证测 试时空气流通，试验箱的负荷应均匀。
盐雾试验的目的是考核产品或金属材料的耐盐雾腐蚀质量，而盐雾试验结果的判定正是 对产品质量的主要评价因素，它的判定结果是否正确合理是正确衡量产品或涂层抗盐雾腐蚀 性能的关键。试验的结果包括起泡、生锈、附着力的降低、由划痕处腐蚀的蔓延等。由于盐 雾试验结果评价相关标准并不普及，其判定方法也在探讨中。各类标准体系中，盐雾结果评 价推荐使用：《GB／T 1766—2008 色漆和清漆 涂层老化的评级方法》和《GB／T 6461— 2002 金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》。
盐雾试验有中性盐雾试验(N SS)、醋酸盐雾(AA SS) 和铜加速醋酸盐雾(CA SS)也称氯 化铜醋酸盐雾)试验三种, 其中应用最广的是中性盐雾试验。中性盐雾试验主要用来对金属 材料以及金属上的金属镀层或非金属无机镀层的检验，也用来检验涂覆系统。与此相反，醋 酸盐雾和铜加速醋酸盐雾一般只用于金属镀层的检验而不用于有机覆层的检验。
1 术语
1.1 一般表面腐蚀 从整个材料-侵蚀介质的接触表面上材料被均匀除去。这是一种很常见的腐蚀类型。常
见的类型为片状腐蚀、面状腐蚀。 1.2 点腐蚀（孔蚀）
腐蚀介质对有限局部的侵蚀，它透入材料形成孔洞或凹坑，其深度几乎总是大于其直径。 事实上在点腐蚀区外的表面上没有金属被去除。点腐蚀常常是卤化物离子造成的。 1.3 缝隙腐蚀
时应小于50 mohm/cm。
3.2 样品制备
彩涂板盐雾试验中试样的制备主要有平板试样、划痕试样、切口试样等。不同试样的试
验目的见表3。
表3 试验制备及目的
试验处理
试验目的
平板
考察完整涂层对基体的保护情况
划痕
评定涂层擦伤部件的腐蚀蔓延情况，也 即考察镀层、涂层对破损处的保护性能
考察切边处的腐蚀蔓延情况或涂层脱
盐雾条件可在盐雾试验箱内实现，或在实验室条件下人工操作。喷嘴可喷出雾状盐溶液。 一般来说，除 NaCl(氯化钠)外，也可使用含其他化学品的电解液来模拟酸雨或其它工业腐 蚀。图3表示的是盐雾喷淋试验过程。
图3 循环腐蚀测试的喷雾过程 3.1.4 潮湿条件
CCT 测试程序通常要求高湿度条件。相对湿度要求为 95-100%。ASTM D224711 测试标 准中有这一要求。可以使用恒温恒湿试验箱来实现，或者使用自动循环试验箱。图4为湿润 过程。
主要发生在狭窄缝隙处的腐蚀，这是由于腐蚀介质中的浓度差造成的，例如长的氧扩散 通道造成的结果。这类腐蚀使缝隙两端之间产生电位差，导致通风不良处腐蚀加剧。 1.4 脱锌
锌从黄铜中有选择地溶解，从而留下一种多孔性的紫铜组织。脱镍和脱铝过程与此相似。 1.5 铁锈
在铁和钢上形成正亚铁氧化物和氢氧化物腐蚀产物。 1.6 失光
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3.3.2 转换(斜坡) 时间 无论是人工操作还是全自动的试验箱，转换时间都是一个影响测试结果的因素。人工操
作时,转换时间是指把样品从一个环境或暴露条件转移到另一个环境或暴露条件所需的时 间。全自动试验箱中, 转换时间是指设备改变箱内暴露条件所需的时间。自动比人工暴露给 出更多可预测且可重复的转变。转换时间对测试结果的影响仍然需要进一步研究。因此，尽 可能地监控并记录转换时间，转换时间会随着以下情况的改变而改变： • 室温条件的变化 • 人工操作程序的变化 • 使用的仪器类型 • 试验箱的负荷 3.3.3 盐雾沉降及均匀性
盐雾试验
引言
盐是世界上最普遍的化合物之一。在海洋、大气、陆地表面、湖泊和河流中均能发现盐。 因此，使物品避免暴露在盐雾是不可能的。盐雾环境对电工、电子产品的影响仅次于温度、 振动、湿热及沙尘环境。
金属腐蚀是一种自发氧化的过程。盐雾环境下，由于盐雾液体作为电解液存在，增加了 金属内部构成微电池的机会，加速了电化学腐蚀过程，使金属或涂层腐蚀生锈、起泡，从而 产生构件、紧固件腐蚀破坏，机械部件、组件的活动部位的阻塞或黏结，使动部件卡死、失 灵，出现微细导线、印刷线路板开路或短路，元件腿断裂等情形。同时，盐溶液的导电性大 大降低了绝缘体表面电阻和体积电阻，其盐雾腐蚀物与盐溶液的干燥结晶（盐粒）间的电阻 会比原金属高，会增加该部位电阻和电压降，影响触电动作，从而严重影响产品电性能。因 此，对电工电子产品进行盐雾试验是考察产品抗腐蚀能力的一个重要方法。
表1 钢铁上镀锌覆盖层腐蚀能能力
镀锌层 开始出现 厚度 腐蚀的时
(μｍ) 间(h)
腐蚀面 积
（％）
腐蚀到10 ％的时间
(h)
腐蚀面 积
（％）
腐蚀到50 ％的时间
(h)
腐蚀面 积
（％）
对应实 际寿命 (年)
3～5 45～55 0.3% 100～110 10% 140～150 50% 2～3 6～9 60～70 0.3% 160～170 10% 200～210 50% 3～5
挂镀锌（采用EXTREME 110 光亮剂） 分别配合TRI-V120 三价铬蓝白钝化SpectraMATE25
三价铬彩色钝化时，耐盐雾时间（以出现第一个白蚀点为准，下同）与镀锌层厚度的关系如
表2 所示。注意此处的中性盐雾腐蚀试验为恒定盐雾试验。
表2 钝化膜耐中性盐雾腐蚀性能与锌镀层厚度的关系
耐中性盐雾（NSS）/H
3.1 循环腐蚀试验的暴露条件 各类循环腐蚀性测试中应用到下述条件中的一种或全部。
3.1.1 室温条件 在CCT 测试中，室温环境是指实验室室温条件。室温条件通常可以非常缓慢地改变测试
样品的性能。例如，盐雾喷淋后的样品在室温条件中放置两小时。样品实际上在特定温度和 湿度条件下经历一个缓慢的干燥过程。一般而言，"室温条件"中没有腐蚀性蒸汽和气体。几 乎没有气体流动，温度通常是 25±5℃，相对湿度为 50% 或更低，每次测试时应监控并记 录实验室条件。 3.1.2 箱内条件
1）金属原子离开晶格转变为表面吸附原子: Me 晶格→Me 吸附。 2）电位差导致金属氧化，其反应为：Me→ Men+ → ne-。放出相等数量的电子。由此 而形成的金属离子既可溶解到电解液中，也可以与侵袭介质中的成分发生反应后淀析于金属 上。 3）阳极的过程可一直持续到它所生成的电子被阴极耗尽为止。阴极发生反应： O2 +2H2O+4e-→4OH- ，在中性或碱性介质中被还原成羟基离子。羟基离子又可与金属离子发 生反应，而在酸性介质中氢离子通过形成游离氢得到还原，氢则作为气体逸出。 4）在电解液中，氯化钠离解成为钠离子和氯离子，部分氯离子、金属离子和氢氧根离 子反应生成金属腐蚀物：2nMe++2nCl-+2nOH-→ nMeCl + nMe（OH）。 盐雾腐蚀的三要素是水、氧和离子。涂层是一种高聚物薄膜，能不同程度地阻缓上述三 要素的通过而发挥防腐作用。一般情况下，只要水中盐的浓度在0.4mol/L以上，钠与氯离子 就可以穿过涂膜扩散，因此在喷盐雾的情况下，上述阳极和阴极反应是不能抑制的： 离子透过漆膜比水和氧要慢得多，漆膜所含的羟基离解后使其带负电，因而会选择性地 吸收阳离子透入漆膜，经研究证实，一般漆膜会大量吸收阳离子（如 Na+ ）透入漆膜，而 阴离子（如 Cl-）则不易透入。离子透入漆膜的结果是使漆膜起泡、脱落。 如果被同一种液体浸润的两种不同金属互相电接触，则阴极过程发生在较贵重的金属 上，而阳极过程则发生在“较贱的材料”上。如图 1 示。
3
10～13 75～85 0.3% 190～200 10% 260～270 50% 5～6
13～18 85～100 0.3% 200～230 10% 270～300 50% 6～7
镀锌层钝化后的耐中性盐雾腐蚀性能（第一个红锈点出现的时间及第一个白锈点出现时
间）与其厚度直接相关。若镀锌层太薄，即使钝化再好，耐盐雾时间也很短。酸性氯化钾盐
非室温条件通常指测试箱内暴露条件。在不同的非室温条件之间的转换，可以通过人工 把测试样品从一个试验箱移动到另外一个试验箱，或在全自动的试验箱内，实现由一个条件 到另一条件的循环。每次试验需监控温度和相对湿度。如果可能, 应该采用自动控制系统。
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温度偏差应该精确到 ±3℃或更小。 3.1.3 盐雾(喷淋)条件
图4 湿润过程 3.1.5 干燥条件
干燥条件可在一间开放式实验室中或在一个试验箱内实现。空间内空气充分流通，这样 可避免分层且可干燥样品。"干燥"的定义比较复杂，人们对指的是样品的表面干燥还是彻底 干燥还存有争议。随着产品腐蚀的渗透，样品彻底干燥所需的时间可能会增加。
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图5 干燥过程
3.1.6 浸泡腐蚀条件
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图 1 金属腐蚀图示
2.2 金属的电位序 作为一般参考，假如金属的反应不受复杂反应或形成保护层之类的二次反应的影响，当
其无外加电压时的电位与腐蚀极化性之间的关系如下： 极贱金属（电位在-0.5V 以下），如 Na、Mg、Be、Al、Ti 和 Fe，即使在无氧的情况下，
也会在中性水溶液内发生腐蚀。 贱金属（电位在-0.5∽0V 之间），如 Cd、Co、Ni、Sn 和 Pb，在有氧时可在中性水溶液
这种条件通常包含特定浓度的电解液，一般情况下浓度为5%，pH 值在4到8，温度通常
也是特定的。使用过程中，溶液可能被污染，应定期更换溶液。
3.1.7 浸水条件
必须使用蒸馏水或去离子水。关于水质的要求可参考ASTM D1193标准。浸泡用的容器应
由塑料或其它惰性材料制成。浸泡液的pH值在6到8之间， 温度为24±3℃ ，电导率在25 ℃