循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

紀(jì) 紅，張文梅，樊志罡，馬通達(dá)（1. 國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，北京 100088； 2. 國(guó)標(biāo)（北京）檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司，北京 100088）

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循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

紀(jì) 紅1,2，張文梅1,2，樊志罡1,2，馬通達(dá)1,2
（1. 國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，北京 100088； 2. 國(guó)標(biāo)（北京）檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司，北京 100088）

摘要：循環(huán)鹽霧試驗(yàn)是近年來(lái)應(yīng)用逐漸廣泛的一種試驗(yàn)方法，較之傳統(tǒng)鹽霧試驗(yàn)，其與真實(shí)環(huán)境有著更好的相關(guān)性。介紹了循環(huán)鹽霧試驗(yàn)的常用標(biāo)準(zhǔn)方法，包括涂層材料用標(biāo)準(zhǔn)方法，金屬和合金用標(biāo)準(zhǔn)方法，電工電子產(chǎn)品用標(biāo)準(zhǔn)方法和汽車材料用標(biāo)準(zhǔn)方法等。并分析了每種方法的特點(diǎn)，同時(shí)指出了標(biāo)準(zhǔn)方法使用中的關(guān)注點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鹽霧試驗(yàn)；環(huán)境試驗(yàn)；循環(huán)鹽霧；標(biāo)準(zhǔn)方法

引言

鹽霧試驗(yàn)是一種常見的環(huán)境試驗(yàn)，屬加速腐蝕試驗(yàn)，可以為材料和產(chǎn)品的耐鹽霧腐蝕性能評(píng)價(jià)提供參考，有著廣泛的應(yīng)用[1，2]。隨著多年的發(fā)展，鹽霧試驗(yàn)開始由單一的鹽霧噴射方式向循環(huán)鹽霧方向轉(zhuǎn)變。

循環(huán)鹽霧試驗(yàn)是將鹽霧、干燥、濕熱和儲(chǔ)存等測(cè)試條件進(jìn)行組合循環(huán)，模擬產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，考察產(chǎn)品的腐蝕情況。與傳統(tǒng)的鹽霧試驗(yàn)相比，循環(huán)鹽霧試驗(yàn)可以模擬大氣環(huán)境中干濕交替的狀態(tài)，并加入鹽霧腐蝕氣氛，與真實(shí)使用環(huán)境更為接近，并可隨著循環(huán)組合的不同呈現(xiàn)出現(xiàn)多種測(cè)試環(huán)境[3，4]。通過(guò)干濕環(huán)境的交替，改變了傳統(tǒng)鹽霧持續(xù)噴射的狀態(tài)，使得腐蝕不但發(fā)生在表面，也會(huì)向試樣內(nèi)部滲透[5，6]，因而更能檢驗(yàn)試樣的真實(shí)腐蝕狀態(tài)，也更為嚴(yán)格和快速。

1　涂層材料用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

涂層類材料可依據(jù)ISO 11997-1:2005[7]中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)進(jìn)行循環(huán)鹽霧試驗(yàn)，它包括如表1所示四種不同的循環(huán)方式。其特點(diǎn)是采用傳統(tǒng)中性鹽霧溶液（5 %NaCl溶液，PH6.8～7.2）作為鹽霧噴射液，在每個(gè)循環(huán)周期的鹽霧階段后，會(huì)至少含有一個(gè)干燥或周圍環(huán)境階段，即鹽霧階段后進(jìn)行至少一次的干濕轉(zhuǎn)換。且在一個(gè)周期中，可以含有多個(gè)干燥階段，每個(gè)干燥階段可以選用不同的溫度進(jìn)行。

方法A可用于汽車涂漆鋼板和零部件外涂層的測(cè)試，每個(gè)循環(huán)周期為8 h，推薦的試驗(yàn)周期為30，60，90，180個(gè)循環(huán)。方法B主要用于車輛用熱固涂料的測(cè)試，每個(gè)循環(huán)周期為7 d，推薦的試驗(yàn)周期為480 h。方法C則可用于水溶或乳膠漆類材料的測(cè)試,每個(gè)循環(huán)周期為48 h，推薦的試驗(yàn)周期為1 000 h。方法D則可作為防腐涂層的一種通用性檢測(cè)方法,每個(gè)循環(huán)周期為6 h，推薦的試驗(yàn)周期為28個(gè)循環(huán)。

2　金屬和合金用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

金屬和合金用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法可依據(jù)GB/T 24195-2009[8]和GB/T 20854-2007[9]的規(guī)定進(jìn)行，其具體循環(huán)周期見表2。GB/T 24195-2009與ISO 16151-2005中規(guī)定的方法相同，包括方法A和方法B兩種方法。方法A是采用5 %的酸性氯化鈉溶液作為鹽霧腐蝕液，每個(gè)循環(huán)周期為8 h。方法B是采用6 g/L酸性混合鹽溶液作為鹽霧腐蝕液，每個(gè)循環(huán)周期為8 h。這兩種方法的特點(diǎn)是采用酸性溶液作為鹽霧腐蝕液，PH值控制在3.5±0.1的范圍。屬于比較嚴(yán)苛的測(cè)試方法。方法A的試驗(yàn)周期一般在3～180個(gè)循環(huán)內(nèi)選取，適用于金屬及其合金；金屬陰極涂層；陽(yáng)極氧化涂層和金屬材料上的有機(jī)涂層。方法B的試驗(yàn)周期一般在12～192個(gè)循環(huán)內(nèi)選取，適用于鋼板上的陽(yáng)極涂層和鋼板上帶有轉(zhuǎn)換涂層的陽(yáng)極涂層。

GB/T 20854-2007與ISO 14993-2001中規(guī)定的方法相同，其特點(diǎn)是采用中性氯化鈉溶液作為鹽霧腐蝕液，PH值控制在6.5～7.2的范圍。較之酸性溶液，試驗(yàn)方法相對(duì)溫和，推薦的試驗(yàn)周期一般為30～180個(gè)循環(huán)周期。適用于金屬及其合金；陽(yáng)性和陰性金屬覆蓋層；轉(zhuǎn)化覆蓋層；陽(yáng)極氧化物覆蓋層；金屬材料上的有機(jī)覆蓋層。

3　電工電子產(chǎn)品用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

電工電子產(chǎn)品用循環(huán)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法可按照GB/ T 2423.18-2012[10]的規(guī)定執(zhí)行，其與IEC 68-2-52:1996中采用的方法相同。循環(huán)測(cè)試由三種測(cè)試階段組成：鹽霧：15～35 ℃、5 %的氯化鈉溶液、PH值6.5～7.2；濕熱：40 ℃、93 %RH；儲(chǔ)存：23 ℃、45～50 %RH。這三種測(cè)試階段可組合為6種不同的嚴(yán)酷等級(jí)測(cè)試，見表3。

表1　涂層材料用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

表2　金屬和合金用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

表3　電子電工產(chǎn)品用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

此方法的特點(diǎn)是采用鹽霧、濕熱加儲(chǔ)存環(huán)境的組合，而沒(méi)有加入高溫干燥階段。在每個(gè)循環(huán)周期的時(shí)候，濕熱階段相對(duì)比較長(zhǎng)，以保證試樣表面腐蝕介質(zhì)的充分滲透，然后在隨后的儲(chǔ)存環(huán)境中慢慢干燥。嚴(yán)酷等級(jí)的增加是通過(guò)試驗(yàn)周期的加長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。等級(jí)（1）適用于長(zhǎng)期暴露于類似海洋環(huán)境中的產(chǎn)品測(cè)試。等級(jí)（2）適用于暴露于類似海洋環(huán)境中，但會(huì)受到一定封閉保護(hù)的產(chǎn)品測(cè)試。等級(jí)（3）至（6）適用于暴露在含鹽氣氛與干燥氣氛之間頻繁轉(zhuǎn)換的環(huán)境中的產(chǎn)品測(cè)試。

4　汽車材料用循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

汽車行業(yè)是最早使用循環(huán)鹽霧試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)手段的行業(yè)之一?；旧细鞔笃嚿a(chǎn)廠家都有自己的循環(huán)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，用以模擬汽車材料在使用環(huán)境中的腐蝕情況。

4.1 CCT循環(huán)

CCT方法是由一些日本汽車制造商提出的，也是最早被應(yīng)用的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法之一。它是在傳統(tǒng)中性鹽霧方法的基礎(chǔ)上又加進(jìn)了潤(rùn)濕和干燥，首先在JASO M610-1992[11]中形成了標(biāo)準(zhǔn)方法CCTⅠ，經(jīng)過(guò)在實(shí)踐中的使用和改進(jìn)，CCT方法已經(jīng)發(fā)展到CCT Ⅳ[12]，并被引用到ASTM D 6899-2003 標(biāo)準(zhǔn)方法中，見表3。CCT Ⅳ是目前被認(rèn)為與實(shí)際車輛腐蝕結(jié)果相關(guān)性最好的方法之一[14]。CCT方法主要用于汽車鋼板及零部件的測(cè)試。其試驗(yàn)周期一般都比較長(zhǎng)，如CCTⅠ一般執(zhí)行200個(gè)循環(huán)，CCT Ⅲ一般執(zhí)行4 000個(gè)循環(huán)。

4.2 GMW 14872

GMW 14872-2013[13]是美國(guó)通用汽車公司的循環(huán)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法，其進(jìn)行的是周圍環(huán)境（25 ℃，45 %RH）8 h→潤(rùn)濕（49 ℃、＜100 %RH）8 h→干燥（60℃、≤30 %RH）8 h的周期循環(huán)試驗(yàn)。在周末和節(jié)假日，樣品在25 ℃，45 %RH的環(huán)境下條件儲(chǔ)存。

該方法的特點(diǎn)是采用潤(rùn)濕、干燥加儲(chǔ)存環(huán)境的組合，鹽霧沒(méi)有作為組合中的一個(gè)固定階段，而是可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境的特點(diǎn)，在周圍環(huán)境階段加入鹽霧，如噴射溶液組成為NaCl 0.9 %、CaCl20.1 %、NaHC030.075 %的鹽霧。除鹽霧外，在周圍環(huán)境階段，也可加入其它環(huán)境因素，如砂礫、粉塵、熱沖擊、機(jī)械沖擊等。根據(jù)車身底部零件、發(fā)動(dòng)機(jī)艙零件、外部零件及內(nèi)部零件等諸多不同的車身位置，可選擇不同的循環(huán)次數(shù)。

4.3 SAE J2334

SAE J2334-2003[14]是由國(guó)際汽車工程師學(xué)會(huì)汽車腐蝕與防護(hù)委員會(huì)制定的的循環(huán)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法，進(jìn)行周圍環(huán)境（25 ℃，45 %RH）8 h→潤(rùn)濕（50 ℃、100 % RH）6 h→鹽霧（周圍環(huán)境+0.5 % NaCl、0.1 % CaCl2和0.075 % NaHC03鹽溶液）0.25 h→干燥（60 ℃、50 %RH）17.75 h的周期循環(huán)試驗(yàn)。在周末和節(jié)假日，樣品在60 ℃，50 % RH的環(huán)境下條件儲(chǔ)存。

該方法的特點(diǎn)是進(jìn)行周圍環(huán)境條件下的鹽霧，且鹽霧時(shí)間較短，干燥時(shí)間較長(zhǎng)。通常用于汽車涂裝類產(chǎn)品的測(cè)試。推薦的試驗(yàn)周期是60個(gè)循環(huán)。

表4　CCT循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法

5　方法使用中的關(guān)注點(diǎn)

循環(huán)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法多種多樣，循環(huán)周期各不相同，可依據(jù)材料特點(diǎn)、材料腐蝕機(jī)理及已知的腐蝕性能等進(jìn)行方法的選用，在方法使用中，可關(guān)注以下幾點(diǎn)。

5.1 設(shè)備

循環(huán)鹽霧試驗(yàn)涉及到鹽霧、干燥、潤(rùn)濕等多種因素的組合使用，這些組合可通過(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種是使用多功能的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)箱自動(dòng)完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換，進(jìn)行循環(huán)。一種是聯(lián)合使用多臺(tái)功能單一的設(shè)備來(lái)完成試驗(yàn)。由于后一種是由人工完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換，因此會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果引入一些不確定的因素，如轉(zhuǎn)換過(guò)程中的狀態(tài)控制，轉(zhuǎn)換時(shí)間，樣品在不同試驗(yàn)箱中的放置等。因此建議使用多功能的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)箱來(lái)完成試驗(yàn)。此外，需嚴(yán)格控制不同試驗(yàn)階段的轉(zhuǎn)換時(shí)間，以保證試驗(yàn)之間的可對(duì)比性和重復(fù)性。

5.2 試樣

在試驗(yàn)前需注意試樣的表面是否有污染物，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎㄈ缌鲃?dòng)水清洗、有機(jī)溶劑清洗等）進(jìn)行清潔處理，以免影響試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于清洗完畢的樣品，開始試驗(yàn)前，要妥善放置，避免重新污染。對(duì)于有切割邊緣的試樣，要注意對(duì)非測(cè)試面進(jìn)行保護(hù)，以免對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

試樣在放置時(shí)，要保證試樣的測(cè)試面可以受到試驗(yàn)溶液的完全噴射或浸潤(rùn)，對(duì)于平板試樣，可采取與垂直方向呈20±5 °的放置方式。同時(shí)，應(yīng)注意試樣之間不能彼此接觸，相互影響。

試驗(yàn)結(jié)束后，要結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果的判定方式，選擇試樣的處理方式，如清洗，腐蝕產(chǎn)物去除等。

5.3 試驗(yàn)溶液

配置試驗(yàn)溶液時(shí)，需嚴(yán)格控制試驗(yàn)用水和試劑的雜質(zhì)含量，如控制氯化鈉中鹵素離子含量、銅離子含量等，所用的水應(yīng)經(jīng)過(guò)去除CO2處理[15]，以保證所用溶液穩(wěn)定，PH值無(wú)波動(dòng)。

5.4 控制試樣的使用

在試驗(yàn)過(guò)程中，如有可能，可選用耐腐蝕性能已知的試樣作為控制試樣，與測(cè)試試樣一起進(jìn)行試驗(yàn)，作為試驗(yàn)有效性的監(jiān)控手段。這樣可以大大提高試驗(yàn)結(jié)果的有效性和可對(duì)比性。如GMW 14872-2013已明確規(guī)定，要通過(guò)對(duì)質(zhì)量損失片的質(zhì)量損失值監(jiān)控來(lái)確保試驗(yàn)是在正確的狀態(tài)下運(yùn)行。

5.5 試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定

試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定方式有多種多樣，可依據(jù)客戶要求和實(shí)際進(jìn)行選擇。基本可分為，外觀評(píng)定、腐蝕程度評(píng)定、出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間、質(zhì)量變化評(píng)定、性能變化評(píng)定、試驗(yàn)后功能檢查幾種。其中外觀評(píng)定是最直觀的方式，它包括形貌、顏色、腐蝕產(chǎn)物附著等情況的檢查。而腐蝕程度則可從腐蝕深度、腐蝕面積、腐蝕速率等多角度給出評(píng)定結(jié)果。出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間是一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，需要定期對(duì)試樣的狀態(tài)進(jìn)行觀察，以判斷試樣是否發(fā)生腐蝕。質(zhì)量變化評(píng)定、性能變化評(píng)定、試驗(yàn)后功能檢查怎通常是以經(jīng)過(guò)若干個(gè)循環(huán)后試樣的變化情況能否被接受作為評(píng)判結(jié)果。

5.6 試驗(yàn)周期的選擇

循環(huán)鹽霧試驗(yàn)與實(shí)際環(huán)境之間的相關(guān)性較之鹽霧試驗(yàn)，已經(jīng)有了較大的改進(jìn)，但其仍屬于人工模擬環(huán)境試驗(yàn)的范疇，不能完全模擬出自然環(huán)境中的眾多復(fù)雜因素，因而在各標(biāo)準(zhǔn)方法中，通常只給出了建議或推薦性的試驗(yàn)周期。在實(shí)際測(cè)試時(shí)，可依據(jù)這些推薦進(jìn)行試驗(yàn)。也可以設(shè)定一個(gè)結(jié)果評(píng)定的目標(biāo)值，以達(dá)到這個(gè)目標(biāo)值所需的時(shí)間作為試驗(yàn)周期。

6　結(jié)語(yǔ)

循環(huán)鹽霧標(biāo)準(zhǔn)方法的組成各不相同，但基本上都是含有鹽霧、潤(rùn)濕和干燥階段。在鹽霧階段，鹽霧噴射在樣品上，鹽霧溶液充當(dāng)腐蝕介質(zhì)，使試樣發(fā)生電化學(xué)腐蝕，出現(xiàn)生銹、起泡或其它變化。通過(guò)鹽霧的連續(xù)噴射，可以保持腐蝕介質(zhì)的更新，試樣表面的腐蝕得以持續(xù)發(fā)展和進(jìn)行。在潤(rùn)濕階段，通過(guò)鹽霧階段累積在試樣表面的腐蝕介質(zhì)，可以由試樣表面逐漸向試樣內(nèi)部擴(kuò)散，從而引起試樣深度方向的腐蝕。而在干燥階段，由于濕度減小，導(dǎo)致試樣表面上鹽溶液濃度升高，引起表面腐蝕速率加快。這三個(gè)階段的組合循環(huán)，一方面可以加速樣品的腐蝕程度，縮短測(cè)試時(shí)間，另一方面也可以模擬實(shí)際環(huán)境中的含鹽腐蝕、濕熱、干燥等條件，與試樣真實(shí)使用環(huán)境更為接近。

在實(shí)際使用時(shí)，可根據(jù)試樣的特點(diǎn)、使用需求和測(cè)試時(shí)間等來(lái)選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)方法。如選用含酸性鹽霧和高溫的組合可以縮短試驗(yàn)時(shí)間，而對(duì)汽車不同部位的測(cè)試則要遵循相關(guān)對(duì)應(yīng)的方法。對(duì)于未知試樣，則可選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為測(cè)試方法。同時(shí)，在使用標(biāo)準(zhǔn)方法時(shí)，除嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗(yàn)參數(shù)外，還應(yīng)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備，試樣，試驗(yàn)溶液等進(jìn)行關(guān)注，以保證試驗(yàn)結(jié)果的有效

性。從而使循環(huán)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法能在提高產(chǎn)品質(zhì)量、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、評(píng)估產(chǎn)品使用壽命等方面發(fā)揮更多的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 閆凱, 宋慶軍, 李秀娟, 盧慧粉. 鹽霧腐蝕及其試驗(yàn)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題分析.環(huán)境技術(shù)[J], 2013(4):18-20.

[2] 唐云峰, 車漢生. 常用鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)結(jié)果評(píng)價(jià). 環(huán)境技術(shù)[J], 2012(06):54-57.

[3] 潘宇. 從連續(xù)鹽霧試驗(yàn)轉(zhuǎn)向循環(huán)鹽霧試驗(yàn)[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn),1998(03):42-45.

[4] 車漢生. 汽車零部件耐腐蝕測(cè)試研究分析[J]. 環(huán)境技術(shù),2011(6):34-38.

[5] 田永, 韋俊. 汽車金屬零件循環(huán)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)概述[J].電鍍與涂飾,2012,(08):43-47.

[6] 楊純兒. 鹽霧試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀[J].合成材料老化與應(yīng)用, 2010, 39(1):43-48.

[7] ISO 11997-1:2005, Paints and varnishes -Determination of resistance to cyclic corrosion conditions-Part 1: Wet (salt fog)/ dry/humidity[S].

[8] GB/T 24195-2009,金屬和合金的腐蝕 酸性鹽霧、“干燥”和“濕潤(rùn)”條件下的循環(huán)加速腐蝕試驗(yàn)[S].

[9] GB/T 20854-2007,金屬和合金的腐蝕 循環(huán)暴露在鹽霧、“干”和“濕”條件下的加速試驗(yàn)[S].

[10] GB/T 2423.18-2012, 環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Kb：鹽霧, 交變(氯化鈉溶液)[S].

[11]JASO M610-1992, Cosmetic corrosion test method for automotive parts[S].

[12]ASTM D 6899-2003, Standard Guide for Laboratory Cyclic Corrosion Testing of Automotive Painted Steel[S].

[13] GMW14872-2013, Cyclic Corrosion Laboratory [S].

[14] SAE J2334-2003, Laboratory Cyclic Corrosion Test[S].

[15]ASTM B 117-2013, Standard Practice for Oper ating Salt Spray (Fog) Apparatus[S].

紀(jì)紅(1978-),女,教授級(jí)高級(jí)工程師 研究方向：材料性能檢測(cè)。

Brief Introduction of Cyclic Salt Spray Standard Method

JI Hong1,2, Zhang Wen-mei1,2, FAN Zhi-gang1,2, MA Tong-da1,2
（1. National Center of Analysis and Testing for Nonferrous Metals and Electronic Materials, Beijing 100088; 2. Guobiao (Beijing) Testing & Certification Co., Ltd., Beijing 100088）

Abstract：Cyclic salt spray test is a test method which has been widely applied in recent years. Compared with the traditional salt spray test, it has a better correlation with the real environment. The standard cyclic salt spray corrosion test methods are introduced in this paper, including standard methods for coating materials, metal and alloy, electric and electronic products, and automotive materials, etc., and the characteristics of each method are analyzed. The several problems which should be noticed in the test are also introduced.

Key words：salt spray test; environment test; cyclic salt spray test; standard method

作者簡(jiǎn)介:

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2015BAA02B04）

中圖分類號(hào)：TG115.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-7204（2016）01-0053-05