鹽霧

最近幾年，老化和腐蝕試驗(yàn)領(lǐng)域出現(xiàn)了喜人的變化。本文將簡(jiǎn)要綜述腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的歷史，腐蝕試驗(yàn)行業(yè)的現(xiàn)狀，及最新的腐蝕試驗(yàn)箱創(chuàng)新如何符合更好的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及如何引起腐蝕試驗(yàn)革命。

鹽霧試驗(yàn)100年

一百年前，腐蝕試驗(yàn)工程師開發(fā)了一種常溫條件下的試驗(yàn)，該試驗(yàn)通過壓縮空氣操作霧化噴淋5%氯化鈉鹽溶液。此腐蝕試驗(yàn)仍在全球得到廣泛應(yīng)用，并在ASTM B117和IS0 9227中被標(biāo)準(zhǔn)化。盡管此試驗(yàn)對(duì)很多質(zhì)量控制應(yīng)用有效，但是它再而三地表現(xiàn)出試驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)腐蝕現(xiàn)象相關(guān)性差的問題，尤其是在用于涂有有機(jī)涂料的材料時(shí)。

早期循環(huán)腐蝕試驗(yàn)

現(xiàn)代腐蝕試驗(yàn)可追溯到20世紀(jì)60年代的英格蘭。循環(huán)Prohesion(Prohesion是Protection和Adhesion兩個(gè)單詞的組合)試驗(yàn)組合了濕/干循環(huán)并在氯化鈉溶液中添加硫酸銨。現(xiàn)在，ASTM G85附錄5將此試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并常參考用于工業(yè)防護(hù)涂料。最近，美國(guó)建筑制造商協(xié)會(huì)證明了此方法仍然很重要，他們?cè)贏AMA2605標(biāo)準(zhǔn)中，使用Prohesion替代傳統(tǒng)鹽霧試驗(yàn)，用于窗戶和其他建筑門窗產(chǎn)品使用的鋁型材高性能涂料。

在20世紀(jì)90年代早期，Sherwin-Williams公司的研究員發(fā)布了一項(xiàng)交替使用紫外線老化試驗(yàn)箱(QUV試驗(yàn)機(jī))和Prohesion的試驗(yàn)方法，用于涂裝金屬板的研究。其工作促成了ASTM D5894和IS0 11997-2的發(fā)展。接下來的研究又進(jìn)一步確認(rèn)此方法在工業(yè)防護(hù)涂料戶外腐蝕測(cè)試中有更好的相關(guān)性。此方法還用于公路建設(shè)和維護(hù)及石油化學(xué)品行業(yè)。

汽車腐蝕試驗(yàn)

與老化測(cè)試領(lǐng)域一樣，很多腐蝕 測(cè)試創(chuàng)新都發(fā)生在汽車行業(yè)。20世紀(jì)80年代和20世紀(jì)90年代的汽車循環(huán)腐蝕試驗(yàn)在之前倡導(dǎo)的干濕循環(huán)中增加了冷凝高濕。腐蝕溶液重現(xiàn)了使用鹽融化雪和冰的惡劣路況。這些試驗(yàn)一般從利用傳統(tǒng)壓縮空氣霧化噴嘴噴灑腐蝕溶液，然后烘干的方式進(jìn)行。測(cè)試樣板上的鹽殘?jiān)鼤?huì)在冷凝高濕環(huán)境中溶解，重新在試樣表面和涂料劃痕上產(chǎn)生反應(yīng)。在很多環(huán)境中，尤其是在冬季鹽處理道路上行駛的汽車，這些試驗(yàn)往往與戶外腐蝕有很好的相關(guān)性，并很大程度上提高了防腐性，對(duì)行業(yè)有很大的幫助。

循環(huán)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)被定義為包括幾種環(huán)境條件，包括腐蝕鹽霧條件、試驗(yàn)箱中無加熱和潮濕應(yīng)用的“停滯”條件、潤(rùn)濕試樣的濕潤(rùn)條件(不增加腐蝕溶液)及在較低相對(duì)濕度和高溫下的烘干條件。這些實(shí)驗(yàn)是20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)00年代的新技術(shù)，但也存在缺陷。

現(xiàn)代腐蝕試驗(yàn)的難題

第一代汽車循環(huán)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)存在的一個(gè)棘手問題是重復(fù)性和再現(xiàn)性。試驗(yàn)中的可變性原因沒有被記錄或發(fā)表，因此越來越多地使用標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板，以試圖解決這些問題。標(biāo)準(zhǔn)腐蝕樣板為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的金屬，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試前和后稱重。標(biāo)準(zhǔn)一般會(huì)規(guī)定每次循環(huán)的質(zhì)量損失。但是，使用標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板無法解決根本問。在太多的情況中，當(dāng)無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板損失速率時(shí)，幾乎沒有能夠調(diào)整的控制選項(xiàng)。這是現(xiàn)代腐蝕試驗(yàn)的難題。

實(shí)驗(yàn)室的大部分腐蝕是在試驗(yàn)的干濕之間的過渡階段發(fā)生的?？刂七@些周期是控制腐蝕速率并由此控制標(biāo)準(zhǔn)腐蝕板質(zhì)量損失的一個(gè)關(guān)鍵因素。通用汽車在2006年使用GMW14872標(biāo)準(zhǔn)取代通常使用的GM9540P標(biāo)準(zhǔn)，說明了過渡控制問題。出版的新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了試驗(yàn)環(huán)境和干燥階段期間的相對(duì)濕度，并包括對(duì)各階段之間轉(zhuǎn)換時(shí)間的要求。日本標(biāo)準(zhǔn)起草者遵循了類似的思路，改良了通常使用的日本汽車標(biāo)準(zhǔn)組織JASO和日產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)CCT I和CCT IV循環(huán)，這些標(biāo)準(zhǔn)要求各個(gè)試驗(yàn)階段快速過渡。

通用汽車甚至早在GMW 14872前就開始摒棄傳統(tǒng)方法。GM 9540P被開發(fā)為一種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，試樣被噴淋后，從實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件轉(zhuǎn)移到濕度試驗(yàn)箱。將之調(diào)整為在腐蝕試驗(yàn)箱中運(yùn)行。但是，GM 9540P標(biāo)準(zhǔn)原版的修訂刪除使用壓縮空氣霧化鹽霧，而是直接噴灑到試樣上。直接噴霧的目標(biāo)是快速達(dá)到濕度飽和，并輕輕的洗掉之前實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的殘?jiān)?，而不清除腐蝕副產(chǎn)物。傳統(tǒng)鹽霧不能實(shí)現(xiàn)快速濕度飽和，且洗掉鹽殘?jiān)臅r(shí)間太長(zhǎng)。

GMW14872試驗(yàn)開創(chuàng)了一種新方法，直接噴淋腐蝕性溶液，根據(jù)正在試驗(yàn)的特定汽車零部件決定是否重復(fù)這一步驟。但是，標(biāo)準(zhǔn)中的重要?jiǎng)?chuàng)新是強(qiáng)調(diào)相對(duì)緩慢的(一小時(shí))從環(huán)境階段到濕度階段的過渡期，甚至更慢(三小時(shí))從濕度階段到干燥階段的過渡期。

新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，最初讓腐蝕試驗(yàn)者們感到困惑，因?yàn)楫?dāng)時(shí)市場(chǎng)上的試驗(yàn)箱必須經(jīng)過改造或在試驗(yàn)期間人工操作才能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的所有要求。一些改造后，在試驗(yàn)箱上增加了額外噴霧功能和自動(dòng)箱蓋開始功能，還有一些創(chuàng)造性試驗(yàn)，組合了試驗(yàn)箱的自動(dòng)功能與通用汽車用于創(chuàng)建該方法的人工測(cè)試方法。

實(shí)驗(yàn)窒腐蝕前進(jìn)一步美國(guó)Q-lab新推出的CRH交變鹽霧試驗(yàn)箱

現(xiàn)代腐蝕試驗(yàn)箱，如新型Q-FOG@ CRH鹽霧試驗(yàn)箱，對(duì)環(huán)境條件的控制更加嚴(yán)格，且不再需要人工操作就可以滿足試驗(yàn)需求，如GMW 14872。第一項(xiàng)改善是增加相對(duì)濕度控制功能。這對(duì)需要“干燥”或“實(shí)驗(yàn)室環(huán)境”條件的試驗(yàn)階段來說很重要。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件隨地理氣候條件變化，往往達(dá)不到控制各階段之間過渡時(shí)間的精確度。因?yàn)?Q-FOG CRH的相對(duì)濕度控制系統(tǒng)和供空氣預(yù)處理裝置提供熱或冷的干燥空氣進(jìn)入箱體，Q-FOG CRH幾乎可以達(dá)到所有汽車腐蝕工程師規(guī)定的試驗(yàn)條件。

濕/干過渡時(shí)間十分重要，只有結(jié)合可調(diào)整轉(zhuǎn)換時(shí)間時(shí)，可控相對(duì)濕度才有效。GMW 14872試驗(yàn)需要轉(zhuǎn)換時(shí)間緩慢、呈線性，而其他方法需要“盡快”上升或使轉(zhuǎn)換時(shí)間最小化。Q-FOG CRH鹽霧試驗(yàn)箱和其他現(xiàn)代腐蝕試驗(yàn)箱使用戶能夠編程，使控制參數(shù)呈線性變化或使轉(zhuǎn)換時(shí)間最小化，并調(diào)整以改變腐蝕樣片的質(zhì)量損失。

Q-FOG CRH的另一個(gè)進(jìn)步是控制腐蝕噴霧。用戶能夠?qū)婌F打開/關(guān)閉的時(shí)間進(jìn)行編程，以便他們能夠精確控制噴到試樣上的沉降量。這是GMW 14872測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中另一種有效的控制腐蝕樣品速率的方法，其中僅說明了“試驗(yàn)樣品和樣片徹底潤(rùn)濕/溶液滴落。”傳統(tǒng)鹽霧應(yīng)用強(qiáng)調(diào)噴霧的均勻性和避免“直接沖擊”，然而新方法強(qiáng)調(diào)噴霧快速潤(rùn)濕試樣并沖洗掉鹽殘?jiān)?，以留下長(zhǎng)時(shí)間過渡到其他試驗(yàn)階段。

GMW 14872和類似的SAE J2334方法存在的一個(gè)嚴(yán)重困擾是溶液中的碳酸氫鈉和氯化鈣在噴嘴和管道形成碳酸鈣沉淀。沉淀堵塞噴嘴，降低到試樣的噴霧量。這對(duì)樣片質(zhì)量損失速率產(chǎn)生可測(cè)量的影響，且是使用這些標(biāo)準(zhǔn)用戶常抱怨的問題。Q-FOG CRH使用自動(dòng)噴嘴清潔功能以最小化碳酸鈣形成和兩步過濾清除形成的任何碳酸鈣解決了此問題。醋酸清潔噴嘴可能仍是一個(gè)必要的維護(hù)功能，但是，這些方法應(yīng)能夠降低保持系統(tǒng)正確操作需要的勞動(dòng)力。如果所有這些方法都不起作用，Q-FOG CRH有一個(gè)噴霧流速控制器會(huì)在流速因任何原因降低時(shí)提醒操作員的系統(tǒng)