鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響因素分析

靳玉飛 楊守武 武少華 韋耀法 李玉保

格力電器(合肥)有限公司 安徽 合肥 230088

引言

鹽霧實(shí)驗(yàn)是興起于上世紀(jì)二十年代一種主要利用鹽霧試驗(yàn)設(shè)備所創(chuàng)造的人工模擬鹽霧環(huán)境條件考核產(chǎn)品或金屬原材料防腐性能的環(huán)境試驗(yàn),其實(shí)驗(yàn)結(jié)果為衡量各類電工、電子產(chǎn)品的耐腐蝕能力提供了科學(xué)依據(jù)。隨著人們生活水平的不斷提高,人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)注不斷上升,以質(zhì)取勝對(duì)企業(yè)而言也越發(fā)重要,而利用鹽霧試驗(yàn)箱開展產(chǎn)品鹽霧實(shí)驗(yàn)工作考核產(chǎn)品的抗鹽霧腐蝕能力已成為現(xiàn)代企業(yè)質(zhì)量部門的常規(guī)手段。

而作為常規(guī)考核產(chǎn)品耐鹽霧腐蝕質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方法,通過實(shí)驗(yàn)取得預(yù)期效果的關(guān)鍵是通過正確的實(shí)驗(yàn)操作取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。如果實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)失準(zhǔn),會(huì)造成對(duì)產(chǎn)品防腐蝕性能產(chǎn)生嚴(yán)重的誤判,給企業(yè)帶來不可估量的損失。下面,我們結(jié)合各類標(biāo)準(zhǔn)通過鹽霧腐蝕機(jī)理分析影響鹽霧實(shí)驗(yàn)的各種因素。

鹽霧腐蝕機(jī)理：鹽霧實(shí)驗(yàn)是一種人工模擬大氣鹽霧環(huán)境的實(shí)驗(yàn),用于考核產(chǎn)品耐腐蝕能力的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。鹽霧成份與海水相近,氯化鈉占了很大比例,而鹽霧實(shí)驗(yàn)方法中都是規(guī)定用氯化鈉來配制鹽霧溶液來模擬腐蝕情況的。

氯化鈉是一種強(qiáng)的電解質(zhì),極易吸潮,在水中完全電離,電解后成為氯離子和鈉離子,其電解方程式為：

鹽霧對(duì)金屬材料表面的腐蝕,是由于氯離子所造成的,它有強(qiáng)烈的穿透本領(lǐng)。很容易穿透金屬表面的氧化膜和防腐層與內(nèi)部金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),引起腐蝕。當(dāng)鹽霧沉降到金屬表面時(shí),由于其含有水氣作用,首先形成一層鹽水膜將整個(gè)金屬表面罩住,這時(shí),金屬面相當(dāng)于浸在含有氧的氯化鈉溶液中,金屬的表面會(huì)構(gòu)成原電池的兩個(gè)極,產(chǎn)生的腐蝕。

鹽霧實(shí)驗(yàn)影響因素

外界因素對(duì)鹽霧實(shí)驗(yàn)的影響從對(duì)鹽霧腐蝕機(jī)理的研究和國家標(biāo)準(zhǔn)的分析中,我們可以發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品鹽霧實(shí)驗(yàn)的結(jié)果在使用鹽霧試驗(yàn)箱符合國標(biāo)要求的前提下,主要有以下幾種因素易對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響：溫度、沉降量、濃度、產(chǎn)品放置的角度、噴霧壓力、PH 值、鹽溶液的雜質(zhì)。

下面,我們就這些外界因素對(duì)鹽霧實(shí)驗(yàn)的影響逐項(xiàng)進(jìn)行分析。

1 實(shí)驗(yàn)溫度的影響

從化學(xué)反映基理可知,溫度升高時(shí),樣品表面液膜中的離子遷移加快,氧擴(kuò)散速度也大大加強(qiáng),產(chǎn)品表面腐蝕速度越快。IEC335號(hào)文件“大氣腐蝕加速實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)”指出,溫度每升高10℃,腐蝕速度提高2～3倍。根據(jù)鹽霧試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn),溫度一般選擇35℃較為恰當(dāng),溫度控制在設(shè)定值±2℃范圍內(nèi)。

2 實(shí)驗(yàn)濕度的影響

在相同的溫度條件下,腐蝕速度與相對(duì)濕度的增加成正比,濕度低,表明空氣干燥,金屬難于與氧產(chǎn)生反應(yīng),相對(duì)腐蝕速度也就慢。在清潔的大氣中,金屬腐蝕與溫度、相對(duì)濕度的關(guān)系可用下面的公式來表示：

從公式中可以看出,一般而言,相對(duì)濕度≥65%RH,產(chǎn)品中金屬容易生銹,且隨相對(duì)濕度和溫度的增加而加速。在鹽霧實(shí)驗(yàn)中,一般濕度較高,至少為85%R.H。

3 氯化鈉溶液濃度的影響

氯化鈉溶液濃度反映了溶液中氯化鈉的含量。氯化鈉溶液中的氧含量與氯化鈉的濃度有關(guān),在低濃度范圍內(nèi),氧含量隨氯化鈉濃度的增加而增加,但是,當(dāng)氯化鈉濃度增加到5%時(shí),氧含量達(dá)到相對(duì)的飽和,如果氯化鈉濃度繼續(xù)增加,氧含量則相應(yīng)下降。氧含量下降,氧的去極化能力下降即腐蝕作用減弱。

4 鹽霧沉降量的影響

鹽霧沉降量是反應(yīng)噴霧的密度和鹽霧的特性,鹽霧實(shí)驗(yàn)腐蝕的產(chǎn)生除腐蝕介質(zhì)氯離子本身的作用外,還受金屬表面液膜中氧的擴(kuò)散影響。如果液膜是靜止的,當(dāng)溶液與金屬接觸,金屬很快會(huì)腐蝕,同時(shí)液膜中的氧也很快會(huì)下降,使進(jìn)一步的腐蝕反應(yīng)減慢;如果液膜不斷更新,則腐蝕會(huì)連續(xù)進(jìn)行。金屬表面液膜的更新速度,隨鹽霧沉降量的增加而加快。在ISO 9227：2006(E)標(biāo)準(zhǔn)中,明確規(guī)定了80cm2水平收集面積的平均收集速度為1.5ml/小時(shí)±0.5ml/小時(shí)。

5 實(shí)驗(yàn)溶液PH 值的影響

PH 值反映了氯化鈉溶液的酸堿度。根據(jù)PH 值的定義,PH 值每減少1,氫離子濃度增加10倍,由于氫離子濃度增加,去極化作用增大,使金屬的腐蝕速度加快。GB-T 10125-2012中明確規(guī)定了氯化鈉溶液的PH 值,其目的就是為了減少PH 值變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

6 噴霧壓力的影響

噴霧壓力的提高一般可提高鹽霧的沉降量,但易使鹽霧箱內(nèi)形成正壓力。鹽霧實(shí)驗(yàn)?zāi)M大氣條件要求實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)壓力和外界壓力不能過大。噴霧壓力過小,則空氣引射作用效果差,易造成鹽霧沉降量偏低現(xiàn)象,因而實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定噴霧壓力。

7 樣品放置位置的影響

實(shí)驗(yàn)箱的溫度和鹽溶液的濃度是恒定的, 金屬的腐蝕作用是根據(jù)鹽霧的沉降而不是霧的凝聚,而鹽霧是從上往下沉降的,因此樣品的放置角度對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果存在明顯的影響。當(dāng)產(chǎn)品放置平面與水平面的角度較小,投影面積增加,鹽霧沉降量也隨之增加,使腐蝕加劇,反之則相反。同時(shí),不同材料的產(chǎn)品不能接觸,避免發(fā)生點(diǎn)偶對(duì)效果,加快腐蝕速度。

8 溶液中雜質(zhì)含量的影響

在鹽霧實(shí)驗(yàn)中對(duì)氯化鈉和水的雜質(zhì)含量都有明確的規(guī)定,溶液中雜質(zhì)的存在,會(huì)無形的增加金屬間的電位差,影響金屬的腐蝕速度,鹽霧實(shí)驗(yàn)的結(jié)果將無法正確反映產(chǎn)品的腐蝕情況。一般來講,在常溫下配置的溶液的PH 值超出6.0-4.0的范圍,則應(yīng)檢測(cè)鹽或水中含有不需要的雜質(zhì)。

結(jié)束語

鹽霧實(shí)驗(yàn)在產(chǎn)品或材料防腐質(zhì)量考核中發(fā)揮著重要作用,是產(chǎn)品使用可靠性研究的重要依據(jù),其結(jié)果的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性至關(guān)重要。準(zhǔn)確的通過鹽霧實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性,不僅需要嚴(yán)格的執(zhí)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)的認(rèn)識(shí)鹽霧實(shí)驗(yàn),更要具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能。通過不斷的積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和加深對(duì)產(chǎn)品使用性能的了解,更好的服務(wù)產(chǎn)品質(zhì)量控制,從而越來越高的質(zhì)量要求與挑戰(zhàn)。