什么是循環(huán)腐蝕試驗(yàn)？Q-FOG CCT鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱是如何完成循環(huán)腐蝕測試的？

大約在1914年，鹽霧法首次被用于測試材料的耐腐蝕性，1939年，中性鹽霧試驗(yàn)被寫入ASTM B117。傳統(tǒng)的鹽霧標(biāo)準(zhǔn)要求樣品在35°C下持續(xù)暴露在濃度為5%的鹽霧中。盡管ASTM B117試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)在其80年的應(yīng)用過程中多次修訂和改進(jìn)，但人們早就認(rèn)識(shí)到鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果與樣品在戶外暴露的實(shí)際腐蝕效果不太相符。即便如此，ASTM B117仍然是鹽霧腐蝕試驗(yàn)的主要標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于涂料、軍事部件和電子元器件的耐腐蝕試驗(yàn)。

隨著對材料耐腐蝕性要求的提高，工程師和研究人員繼續(xù)嘗試開發(fā)測試程序，以更準(zhǔn)確地模擬室外腐蝕的影響。20世紀(jì)60年代和70年代，英國的Harrison和Timmons2,3開發(fā)了Prohesion試驗(yàn)，特別適用于工業(yè)保護(hù)涂層的腐蝕性測試。近年來，SAE和AISI已經(jīng)開始發(fā)展汽車循環(huán)腐蝕試驗(yàn)。結(jié)果令人滿意，并發(fā)表了一些文章，日本的研究人員也開發(fā)了一些循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法。

什么是循環(huán)腐蝕試驗(yàn)?

循環(huán)腐蝕試驗(yàn)是一種比傳統(tǒng)的恒態(tài)暴露更符合實(shí)際的鹽霧試驗(yàn)。因?yàn)閷?shí)際的戶外暴露通常包括潮濕和干燥的條件，模擬這些自然的循環(huán)條件，加速實(shí)驗(yàn)室測試是有意義的。研究表明，經(jīng)過循環(huán)腐蝕試驗(yàn)，樣品的相對腐蝕速率、結(jié)構(gòu)和形貌與室外腐蝕結(jié)果非常相似。因此，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)比傳統(tǒng)的鹽霧方法更接近真實(shí)的戶外暴露。它們可以有效地評價(jià)多種腐蝕機(jī)理，如一般腐蝕、電偶腐蝕和縫隙腐蝕。

循環(huán)腐蝕試驗(yàn)的目的是重現(xiàn)室外腐蝕環(huán)境中的腐蝕類型。CCT測試將樣品暴露在一系列具有不同條件的循環(huán)環(huán)境中。簡單的暴露循環(huán)，如Prohesion測試，將樣品暴露在由鹽霧和干燥條件組成的循環(huán)中。更復(fù)雜的汽車測試方法除了鹽霧和干燥循環(huán)外，還需要浸泡、濕度和冷凝循環(huán)。最初，這些測試循環(huán)是手動(dòng)完成的，實(shí)驗(yàn)室操作員將樣品從鹽霧室移到濕度測試室，然后移到干燥裝置，等等。最近，微處理器控制的測試室可以自動(dòng)化這些測試步驟，減少測試的不確定性。

測試條件

循環(huán)腐蝕試驗(yàn)采用下列一種或全部條件:

室溫條件:

在CCT測試中，室溫條件定義為實(shí)驗(yàn)室室溫條件。室溫條件通常會(huì)非常緩慢地改變測試樣品的性能。例如，鹽噴涂后的樣品在室溫下放置兩個(gè)小時(shí)。樣品實(shí)際上是在特定的溫度和濕度條件下經(jīng)歷一個(gè)緩慢的干燥過程。

一般來說，“室溫條件”是沒有腐蝕性蒸汽和氣體的。幾乎沒有氣體流動(dòng)，溫度通常為?25±5°C，相對濕度為?50%或更低，應(yīng)監(jiān)測和記錄每次試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室條件。

艙室條件:

非室溫條件通常是指試驗(yàn)室內(nèi)的暴露條件。在不同的非室溫條件之間的轉(zhuǎn)換可以通過手動(dòng)將測試樣品從一個(gè)測試室移動(dòng)到另一個(gè)測試室，或通過在全自動(dòng)測試室中從一個(gè)條件循環(huán)到另一個(gè)條件來實(shí)現(xiàn)。

每次試驗(yàn)都需要監(jiān)測溫度和相對濕度。如果可能的話,?應(yīng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)。溫度偏差應(yīng)準(zhǔn)確到?±3°C或以下。

鹽霧(噴霧)條件:

鹽霧條件可以在B117型試驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)，也可以在實(shí)驗(yàn)室條件下手動(dòng)實(shí)現(xiàn)。噴嘴能噴出霧狀鹽溶液。通常，除NaCl(氯化鈉)外，含有其他化學(xué)物質(zhì)的電解質(zhì)可用于模擬酸雨或其他工業(yè)腐蝕。圖1為鹽霧條件。

濕度條件:

CCT測試程序通常需要高濕度條件。這一要求見于ASTM d224711試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。這有時(shí)可以通過使用可選的B117試驗(yàn)箱噴灑純水霧來實(shí)現(xiàn)。圖2顯示了潮濕條件下的Q-Fog。

干燥條件:

干燥條件可以在開放實(shí)驗(yàn)室或試驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)。空間內(nèi)有足夠的空氣流通，避免分層，使樣品干燥?！案稍铩钡亩x是復(fù)雜的，它是指樣品的表面干燥還是完全干燥存在爭議。由于產(chǎn)品腐蝕滲透，樣品徹底干燥所需的時(shí)間可能會(huì)增加。圖3顯示了干燥條件下的Q-Fog。

浸水腐蝕條件:

這種條件通常包含特定濃度的電解質(zhì)，通常為5%，pH值為4至8，溫度通常是特定的。溶液在使用過程中可能被污染，應(yīng)定期更換。

浸泡條件:

必須使用蒸餾水或去離子水。水質(zhì)要求見ASTM D1193 12。浸泡容器應(yīng)由塑料或其他惰性材料制成。浸泡溶液的pH應(yīng)在6 ~ 8之間，溫度應(yīng)在24±3℃，在25℃時(shí)電導(dǎo)率應(yīng)小于50mohm/cm。

CCT鹽霧箱試驗(yàn)指南

因?yàn)镃CT測試通常很復(fù)雜，需要多步循環(huán)暴露，所以它可能令人困惑。以下測試指南可以幫助操作人員理解CCT暴露測試條件在不同步驟之間可能帶來的差異，并有助于在不同實(shí)驗(yàn)室之間就測試結(jié)果達(dá)成共識(shí)。

使用參考樣本

如果可能，參考樣品(性能已知的被測樣品)應(yīng)與被測樣品平行測試，如果可能較好使用多個(gè)參考樣品。參考樣品有助于判斷被測樣品的測試性能。參考樣品的使用有助于規(guī)范重復(fù)試驗(yàn)試驗(yàn)條件的參數(shù)，也可為不同重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果的比較提供指導(dǎo)。

測試樣品的制備

通常的做法是在進(jìn)行CCT測試之前在涂覆樣品上劃線。這會(huì)破壞涂層，加速腐蝕過程。使用石劃線時(shí)，建議按?ASTM D3170。

越來越多的證據(jù)表明，劃痕深度的差異會(huì)嚴(yán)重影響?CCT鹽霧試驗(yàn)結(jié)果。這對鍍鋅基材的影響最大。在大多數(shù)情況下，劃痕應(yīng)該深入金屬基板。因?yàn)閯澓鄣膸缀涡螤钜矔?huì)影響結(jié)果，所以記錄所使用的劃痕工具是很重要的。劃傷損傷可以用顯微鏡觀察，在劃傷方法ASTM D1654標(biāo)準(zhǔn)中有描述。

暴露試驗(yàn)注意事項(xiàng)

除了B117中提到的注意事項(xiàng)外，CCT暴露在多種測試條件下對測試結(jié)果的可重復(fù)性和可重復(fù)性造成了額外的潛在問題。

試驗(yàn)箱加載

滿載的測試箱通常比輕載的測試箱需要更長的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)變。為保證試驗(yàn)過程中的空氣循環(huán)，試驗(yàn)箱應(yīng)均勻加載。

過渡(坡道)時(shí)間

無論試驗(yàn)箱是手動(dòng)操作還是完全自動(dòng)化，轉(zhuǎn)換時(shí)間是影響試驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)因素。在手動(dòng)操作中，轉(zhuǎn)換時(shí)間是將樣品從一種環(huán)境或暴露條件轉(zhuǎn)移到另一種環(huán)境或暴露條件所需的時(shí)間。在全自動(dòng)的試驗(yàn)室中，?轉(zhuǎn)換時(shí)間是設(shè)備改變室中暴露條件所需的時(shí)間。自動(dòng)曝光比手動(dòng)曝光更具有可預(yù)測性和可重復(fù)性。過渡時(shí)間對試驗(yàn)結(jié)果的影響還有待進(jìn)一步研究。因此，盡可能多地監(jiān)測和記錄隨時(shí)間變化而變化的過渡時(shí)間是很重要的：

室溫條件的變化

手動(dòng)程序的更改

所用儀器的類型

試驗(yàn)箱的負(fù)載

鹽霧沉降均勻性

在傳統(tǒng)的鹽霧測試中，通常通過在腔內(nèi)不同位置收集鹽霧來檢查霧的均勻性。與B117不同，CCT鹽霧沉降速率測試不能在測試操作過程中進(jìn)行。這是因?yàn)榻^大多數(shù)CCT暴露規(guī)定相對較短的鹽霧循環(huán)時(shí)間。因此，為了測量CCT測試裝置中鹽霧沉積的均勻性，我們必須在長達(dá)16小時(shí)的連續(xù)噴霧周期內(nèi)收集鹽霧沉積。關(guān)于收集鹽霧沉積的詳細(xì)說明，參見方法B117。

測試中斷

當(dāng)測試必須中斷時(shí)，將樣品置于盡可能無腐蝕性的環(huán)境中。記錄所有的中斷和樣品的處理。

報(bào)告

除了常規(guī)鹽霧試驗(yàn)需要記錄的所有試驗(yàn)條件外，CCT鹽霧試驗(yàn)報(bào)告還應(yīng)包括：

• 全自動(dòng)鹽霧室的切換時(shí)間

• 鹽霧室負(fù)載條件(如樣品數(shù)量)

• 實(shí)驗(yàn)室人工測試時(shí)控制溫度和相對濕度的平均值以及這些參數(shù)的每日波動(dòng)

自動(dòng)化CCT鹽霧測試的優(yōu)點(diǎn)

循環(huán)腐蝕測試最初是一種人工操作的勞動(dòng)密集型測試方法。現(xiàn)在，有了自動(dòng)化多功能鹽霧室，可以在一個(gè)室中進(jìn)行所有的CCT測試。以下是它的一些優(yōu)點(diǎn)：

• 無需手動(dòng)將測試樣品從一個(gè)腔室移動(dòng)到另一個(gè)腔室

• 不需要費(fèi)力地噴灑試驗(yàn)樣品

• 減少移動(dòng)樣品引起的測量結(jié)果的變化

• 更準(zhǔn)確的預(yù)測過渡時(shí)間

  
  

常用的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法

以下是一些常用的測試方法。以下試驗(yàn)條件是對各種標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法和操作的簡要說明。如需了解更詳細(xì)的信息，請參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其他的測試周期可能更適合您的需求，SAE J1563作為循環(huán)測試的指導(dǎo)來源是有用的。

鹽霧腐蝕測試方法有很多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。一些研究人員認(rèn)為鹽霧條件優(yōu)于浸泡條件。有些人選擇特殊的電解質(zhì)來模擬酸雨。然而，大多數(shù)選擇使用自動(dòng)鹽霧室。不同的暴露溫度、持續(xù)時(shí)間和暴露順序的設(shè)置仍然存在爭議，因此對周期時(shí)間修正和腐蝕解決方案改進(jìn)的研究無疑將繼續(xù)下去。然而，對于大多數(shù)材料來說，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果比傳統(tǒng)的鹽霧腐蝕試驗(yàn)結(jié)果更加真實(shí)，這是大多數(shù)人的共識(shí)。