盐雾试验方法的发展动态

盐雾试验方法的发展动态
电子工业部第五研究所(广州510610)
邓国华张铮毛孝明张德平
摘要：本文主要介绍了循环盐雾(腐蚀)试验方法及其发展趋势，井比较了它
与传统盐雾试验方法的优劣。

关键词：盐雾试验循环盐雾(腐蚀)试验相关性
1前言
’针对大气腐蚀特剐是海洋火气膦蚀所采用的防盐雾腐蚀技术，大都采用人工加速的盐雾试验米进行测试和检验，以证明其防护的有效性。

人气腐蚀是非常复杂的。

因为影响它的因子非常多．而且对于不同的材料导致
其发生腐蚀与破坏的敏感因子和条件又有很大差异。

要在实验室内完全再现天然的
大气环境条件，完全再现材料与设备在实际应_}}j中的腐蚀状态，目前还不可能。

盐
雾试验是考察材料与设备耐盐雾腐蚀性的一种重要的人：[加速试验方法。

但由于传
统的以连续喷雾为主的盐雾试验方法存在重大缺陷，不能反应真实环境条件下的腐
蚀状况，甚至会得到相反的结论。

．．=I j了克服这一缺陷，人们开始寻求新的盐雾试验
方法，以满足科研和检测方面的需要，并形成了较为一致的发展方向，即开发一种
干湿交替的包括盐雾试验在内的循环组合试验方法一循环盐雾(腐蚀)试验方法．
2传统盐雾试验方法的局限性
传统的盐雾试验方法大多采用连续喷雾方式，其典型的试验条件列于表l。

表}中所列的标准所规定的盐雾试验方法都是连续喷雾的盐雾试验方法，在描
述其适朋范甩时，这些标准都对这种盐雾试验方法的局限性进行了陈述。

A S T M
B117—85在附录X2：书中明确指出，“此方法主要用于质量验收，而不能用于
对科学研究最优化条件的分析。

此方法在一定程度上用于比较不同种材料或下
艺过程，但它们的耐盐雾腐蚀性与在其它介质中的耐蚀性之问很少有直接的相关
性。

因为各种反应的化学性质，包括膜的化学结构和它们的保护价值都随遇到的
实际环境条件的不同而有很大的变化。

在比较评估非常相近的材料的相对行为
时，这种方法是非常有_Il】的。

”IS09227—90在其引言中也有类似的叙述。

·143·
表l传统的盐雾试验方法中典型的试验条件
标准名称试验温度盐溶液浓度与pH值喷雾方式样品放置方式
A S T M35土1．15±1％N a C I溶液。

连续与垂直面呈15—300
B l l7—85pH6．5~7．2
(特殊要求除外)
G J B l5035±2℃5±1％N a CI溶液连续与垂直面呈15—300
pH6．5～7．2
(特殊要求除外) 35±2℃中性盐雾试验：5‘
I％N a C l溶液。

pH6．5-7．2
乙酸盐雾试验：5±
与垂直面呈15—300 IS09227I％NaCI+HOAc溶
连续(,e--*-r能,200)
液。

pH3．卜0．3
50±2℃铜加速盐雾试验： 5
±1％N a C I溶液，含
HOAc及浓度为
0．26
±0．029r L的
C u C l2·2H20，p H3．1-
3．3
35±2℃5±I％N a CI溶液连续与垂直面呈300
pH6．5~7．2
I E C68—235±2℃5±1％N a Cl溶液连续
与垂直面呈一11试验pH6．5～7．2
300
K a
表2盐雾试验和海洋大气腐蚀试验质量损失率结果的比
较
％管盈’
名称+盐雾试验海洋大气腐蚀试盐雾试验海洋大气腐蚀试(∥1500h)-验(g／Io年)(g／1500h)验(∥I O年) L M l M0．87 0．43 O．06 0．09
L M4}M0．340．18 O．02 0．09
L M5M O．19 0．06 00．10
L M6M0．05 0．12 00．04
L M l4M P 0．14 O．25 O0．06
L M23M0．26 O．23 O．02 0．07
·144·
许多专家对这种传统的盐雾试验的缺陷进行了研究，并提出了批评和改进意见。

虞兆年i t!指出，油性红丹漆在一般大气中(尤其在未充分除锈的钢面上)具有良好的防腐蚀效果，但在盐雾试验中迅速破坏，因为油性基科不耐盐雾引起的阴极部位的皂化。

H ar p er等”’在60年代就比较了未经过处理的和经过阳极氧化处理的铝合金材料分别在海洋大气环境中暴露10年和人造盐雾试验1500h后的质量损失率．其结果见表2。

从表2可以看出，未经处理的样品(L MI M、L M4M和L M5M)在海洋大气暴露试验中的质量损失率大约是传统盐雾试验质量损失率的一半：而其它经过刚极氧化处理的样品(L M6M、L Ml4MP和LM23M)盐雾试验的质量损失率与海洋大气暴露试验的质量损失率之间没有相关性，但可以看出，它们在盐雾试验中的耐蚀性比在海洋大气中的耐蚀性要好。

L yo n等对大气暴露试验条件和连续喷雾试验条件下金属Z n和A l的腐蚀产物进行了研究。

在ASTM B117的试验条件下，金属Zn和A1分别生成可溶于水的
腐蚀产物Z n C l3和A I C l3，且它们很少留在试样表面；而在大气暴露试验条件下则生成水合氧化铝和含C l一等的无定性物质。

因此，两种试验条件下腐蚀产物的组成和形态也是不一样的。

尽管传统的盐雾试验方法存在着多种不足，但仍然被广泛地使H j着。

主要原因有2个：一是这种测试方法很简单，不需要高级的控制技术；二是它具有了悠久的历史．人们已经H i此方法积累了大量的数据。

这些数据大多与其产品有关，便于应用和比较，很难说服他们放弃这种已经获得的参考资料。

但传统的盐雾试验方法存在明显的缺陷这一点是毫无争议的。

为了克服这种缺陷，人们正在积极地研究新的盐雾试验方法一循环盐雾试验，也叫循环腐蚀试验(CCT，Cyclic COITOSiOtl test)。

3循环腐蚀试验
3．1循环腐蚀试验方法发展简介循环腐蚀试验可以理解为盐雾试验、干热试验、
湿热试验和低温试验等试验方
法的循环组合试验，样品在试验中要多次发生干湿状态的交替变化。

随着试验时间、温度、喷雾溶液、湿度等参数的不同而可以出现多种丰富的变化和严酷等级，从而模拟不同的环境条件，满足各种不同的试验要求。

I E C68．2．52(1984)《试验K b：交变盐雾试验方法》和M I L—S T D一810E 方法509．3《盐雾试验》中的交替循环方法就是一种简单的循环腐蚀试验。

1996年修订的I E C68—2．52标准‘试验K b：交变盐雾试验方法》中规定了循环盐雾试验的6
·145,·
个严酷等级，MIL—ST D一810F(草案)方法509．4盐雾试验只规定了一个
96h 的干湿交替的盐雾试验程序，而没有连续喷雾的试验程序。

这两个标准的新旧
版本规定的试验条tI：见表3。

表3IEC与MIL—STD一810规定的盐雾试验条件
标准名称试验条件
严酷等级：
I E C68—2—52
1每个循环包括SST(35℃)2h—WET(40℃，(i984)
R．H．93±3％)7d，共4个循-环-(28天)
2每个循环包括S S T(35"C)2h—W E T(40℃，
R．H．93±3％)20～22h，共3个循环(3天)严酷等
级：
1每个循环包括S S T(35℃忱h—W E T(40℃，
R．H．93±3％)7d，共4个循环-(28天) 2每个循
环包括S S T(35℃)2h—W E T(40℃，
R．H．93±3％)20～22h，共3个循环(3天)
I E C68—2—52(19963每个试验循环包括：S S T(35"C)2h—W E T(40℃，
R．H．93±3％)20～22h，共4个循环一S T O R A G E(23
±2℃，R．H．45-55％)3d，共7天4严酷等级
3的2个循环(14天)
5严酷等级3的4个循环(28天)
6严酷等级3的8个循环(56天)
MI L—S TD．810E方法①恒定盐雾试验SST(35"C)48h⑦SST(35"C)24h—
509．3(1989年)D R y(标准大气环境条件)24h，共至少4个循环
Ml L．S TD．810F方法ssT(35℃)24h—DR Y(标准环境温度，R．H．‘
从表3中可以看出．循环的盐雾试验方法受到了越来越多的重视。

．据日本s．S u g a报道”1，日本的汽车公司及其它相关公司已对循环腐蚀试验(C C T)进行了15年的研究，并在汽车j l二业中得到了应用。

这些C C T试验的种类
与条仲见表4。

在广泛研究的的基础上，日本汽车：【程师协会于1991年颁布了标准J A s o
M609《汽车材料的腐蚀试验方法(corI．osion t e s t me tho d f or automotive
ma te ri al s)》．此标准中规定的试验条件如下表5。

：146·
表4在E l本汽车工业中应用的循环腐蚀试验方
法
类型试验条件
l NS S(35℃)0．5h—D R Y(室温)1 5．5h—WE T(35℃，RH95％)8h
2NSS(35℃)4h—DRY(60"C)2h—WET(50"C)2h
3 NS S(35℃110．5h—D R Y(60℃)2h—W E T(50"C)l h
I
4NSS(35"C)2h—DRY(60"C)2h—WET(50℃．RH95％)4h
5 NS S(35℃)6h—D R Y(50"C)2h—W E T(50"12，R H95％)16h
6NSS(35"C)2h—DRY(50"C)16h—WET(50℃．RH95％)6h
l SDT(40℃)7．5r ai n—W ET(40"C)15m in—D R Y(60℃)7．5r ai n
2SDT(40℃)3．5mi n—W ET(a0℃)7．5m in—D RY(60℃)3．5r a in
3 SDT(52"C)5min—DRY(52"C)3h—WET(52"C)4h55min
lI
4SD T(35"C)10mi n—D R Y(60"C)3h—W E T(49℃．95％)30r a i n
5 SDT(23_1C)4h—DRY(23℃)20h—DRY(50X2)4h—WE T(a9℃，95％)30r ai n
l NSS4h—DRY(50"C)2h—WET(50℃，RH95呦16h一室温2h
Ill2NS S6h—D g v o o℃．R H60％)4h—W E T(49℃，R H95％)4h一低温(-20"C)l h
3 NSS(35"C)l T h—·D R Y(60X：)3h—SD T(50 X2)2h—WET(50"C)2h
l NSS(35℃)一D RY(50℃，35％)一W E T(60"12，95％)一N S S(50℃)一低温
Ⅳ<一30℃)
2WE T(50℃．85％)15．5h—D R Y(70"C)3h—N S S(50"C)2h一室温一N S S l．5h 说明：N S S：中性盐雾试验S D T(s a l td i p t es t)：盐水浸渍试验表
5J A S O M609·循环腐蚀试验中规定的试验条件项
目条件
l盐雾阶段符合IS09227标准对NSS的规定温度35±l℃
盐溶液浓度5土1％N a C l
2干燥阶段
温度60±l℃
相对湿度低于30％
3潮热阶段‘
温度50±1℃
相对湿度高于95％
4持续时问(包括过渡时间)
盐雾阶段2小时
干燥阶段4小时
潮湿阶段2小时
·147·
续表5J A S O M609循环腐蚀试验中规定的试验奈件
项目条件
5各个循环阶段间的过渡时间
盐雾到干燥阶段少于30分钟
干燥到潮热阶段少于15分钟
潮热到盐雾阶段少于30分钟6样品放
置角度与垂直方向呈15—20。

角
K562l《一般用途的防腐蚀用漆》，把人工加速光老化试验同循环腐蚀试验结合起来。

该标准对循环腐蚀试验条件的规定如下：
样品与垂直方向呈15—20+角放置
每种试验条件之间的过渡时间
试验条件过渡时问从盐水喷雾到湿润10分钟以内从潮湿到热风干燥15分钟以内从热风干燥到温风干燥30分钟以内
同时据s．S uga报道㈧，他们还在循环盐雾试验的基础上，在5％的NaCI溶液中加入硝酸或硫酸使其p H值为3．5后，川作喷雾的盐溶液，以模拟自然界的酸雨环境。

英国的L y o n等‘5J也应用过类似的方法来模拟英国的酸雨环境。

同时还对试样放置角度的变化对试验结果的影响进行了研究。

3．2循环腐蚀试验的优越性与应用循环腐蚀试验和传统的盐雾试验相比，其优越性在于它模拟了大气环境中的干
湿交替的状态和条件(循环腐蚀试验中湿润状态包括盐水喷雾试验和潮湿试验两个阶段)，因而它能得到比传统盐雾试验更接近真实情况的结果。

人们的研究证实了
149·
这一点。

Ly o n”1的研究证实，连续喷雾试验条件下金属Z n和A1分别生成可溶解的腐
蚀产物Z n C l3和A I C l3，且它们很容易被盐雾溶液带走，很少留在试样表面，这
与在大气暴露试验条件下生成水合氧化铝和含C l一等的无定性物质不同。

而在干
湿交替的循环盐雾试验中生成的腐蚀产物则更能代表大气腐蚀条件下的腐蚀产物。

S t a nd i s h和M i y o s h i的研究表明．z n和F e的循环腐蚀试验结果与大气腐
蚀试验结果之间有着比传统盐雾试验结果更好的相关性。

而且还证明，循环腐蚀
试验中的干燥时间与湿润时间钧比值对Z n和镀锌合金的F e的腐蚀速率有很大
的影响，因
为不同的比值会导致腐蚀产物的种类和数量的不同”“。

日本s．Su ga等”1的研究也证明，湿润率(湿润阶段的时间占整个循环时间的比
率)对循环腐蚀试验的加速性(样品腐蚀速率)和试验结果的相关性有非常重要的
影响。

对于不同种涂有有机涂层的铁或镀锌铁试样，用起泡宽度米表征腐蚀程度的
话，则湿润率对循环膳蚀试验的加速性、相关性的影响如4F表。

湿润率加速性相关性
25％差好，样品腐蚀速率与大气暴露试验结果排序一致
50％奸好，样品腐蚀速率与大气暴露试验结果排序一致
75％好不好，样品腐蚀速率与大气暴露试验结果排序不一致
S s T好不好，样品腐蚀速率与大气暴露试验结果排序不一致
由上表看出，当湿润率为50％时，循环腐蚀试验效果最好。

同时应该注意到，
从一种试验条件到另一种试验条件的过渡时间也是非常关键的一个参数，囚为它直
接影响到样品的实际湿润时间是否达到标准的规定。

进一步的研究结果显示，若用腐蚀深度和质量损失米表征铁片的腐蚀状况，则45个循环(15)天的循环腐蚀试验结果与冲绳岛暴露一年的结果相当：若埘起泡宽度来表征涂有有机涂层的铁片试样，则180个循环(60天)循环腐蚀试验结果与冲绳岛户外暴露1年半的结果相当。

此外，采_}}{JI S K5621的方法，将人，1i光老化试验和循环腐蚀试验结合起来对有机涂层的防护性能进行研究发现，其结果与大气暴露试验结果之间具有良好的相关性。

采刚循环腐蚀试验方法模拟酸雨对F e、z n、C u、A l的腐蚀速率进行研究，也能得到与大气暴露试验相同的质量损火率排序：Fe>zn>Cu>A1。

由此可见，循环腐蚀试验的结果更接近于大气暴露试验结果，只要试验条件选
择得当，循环腐蚀试验结果与火气暴露试验结果问有较好的相关性。

目前关于循环腐蚀试验的研究文献越来越多，它在西方发达国家1：业领域中的
·149
应川范围也越来越，“泛，特别是在汽车：I：业中。

我国目前还朱见有关该方法的研究与应_}f j的报道。

I E C和M I L标准中虽然很早
就有循环盐雾试验的规定，但过去除船州设备外在我国很少执行。

随着该方法的成熟和新标准的推出，采肘循环盐雾试验方法的趋势是不可避免的。

3．3循环腐蚀试验设备试验设备是完成任何试验的前提。

循环腐蚀试验是～种纽合试验，在试验中要
为试验样品自峨±盐水喷雾、潮热、干燥(热)、盐水浸渍甚至低温等多种环境条件，因而完成它的试验程序要比传统的盐雾试验要繁琐得多。

若试验分别在盐雾箱、潮热箱、干燥箱、低温箱等分开的试验设备中进行。

!I!IJ在整个试验过程中要对样品进行搬动，这会导致以下儿种情况：
(1)样品搬动频繁。

工作量火，尤其是样品数量较多时： (2)从一种试验条件过渡
到另一种试验条件的时间长，不能满足标准的要求： (3)盐雾试验后样晶的表面残存有盐份。

会腐蚀潮热箱等设备： (4)对于在试验中规定不能移动的样品，此种方法不能满足要求．因此循环腐蚀试验在同一个箱体}勺完成是最好的选择．这就对循环盐雾箱的控
制系统、耐蚀性和可靠性等提出了较高的要求。

目前美国At las公司、Q．P ane l公司、日本S u g a公司都能生产这种循环腐蚀试验箱。

国内目前还没有厂家能够生产这种设备。

电子．I：业部第五研究所已着手引进这种设备，开展循环腐蚀试验方法研究。

4小结
循环盐雾(腐蚀)试验比传统的盐雾试验能更好地模拟了火气腐蚀环境．循环腐蚀试验结果与大气暴露试验结果间有较好的相荚性。

引进或研制循环腐蚀试验————～————————一—————；二二_=：：二二二==：?=4：9擘一
参考文献
【1】虞兆年．防腐蚀涂料和涂装．第～版．北京：化学：[业出版社。

1994．[2】Harper R．M e t a l Indus tr y．1961．99(23)：454～458
【3】L y o n S B，T homp son G B．e r e．I n：N e w me th od s f Ior Corrosion Testing of
A l u m i n u m A l l o y s，A S T M S T P l134．A g a r w a l a V S，Ugiansk y G M．ed．
Ame ri ca n
So ci e t yf o r T es t i ng o f M at e r ia l s，P h i l ad e p hi a．P A．1992：20～30
·150·
[41Su g a S．S uga S．Cycl ic C o r r os i o n Test in Japanese In d us t ri e s．In：：99～111
151Lyo n S B，Scantlebury J D，et c．Re al is m in Cy clic Cabinet C o rr o s i on Testing of Coil．Coat ed S te el for Building Applications．In：Cyclic Cabinet C or r o si o n T es ti ng，
A S T M S T P1238．G a r d n e r S，H a yn e s，E d．Am e ri a n Soci ety for Testing a nd
Ma te ri al s，Ph il ad el ph i a．1995：3～17
【6】S ta nd is h J V，W h el e n G W，etc．SAE Techincal Pap er．No．831810．1983
【7】M i y o sh i Y，K i t a ya m a M，e t c．S A E Teehincal Pape r．No．85007．1985
主要作者简介：邓国华，男，1966年12月出生．1995年7月毕业于中国科学院广州化学研究所，理学硕士．1995年7月至今，于电子部五所从事环境工程技术、环境保护等方面的研究工作．
·151·。