对盐雾试验的研究应用.doc

人工模仿盐雾实验又涉及中性盐雾实验、醋酸盐雾实验、铜盐加速醋酸盐雾实验、交变盐雾实验。 (1) 中性盐雾实验(NSS实验)是浮现最早当前应用领域最广一种加速腐蚀实验办法。它采用5%氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范畴(67)作为喷雾用溶液。实验温度均取35，规定盐雾沉降率在12ml/80cm2.h之间。 (2) 醋酸盐雾实验(ASS实验)是在中性盐雾实验基本上发展起来。它是在5%氯化钠溶液中加入某些冰醋酸，使溶液PH值降为3左右，溶液变成酸性，最后形成盐雾也由中性盐雾变成酸性。它腐蚀速度要比NSS实验快3倍左右。 (3) 铜盐加速醋酸盐雾实验(CASS实验)是国外新近发展起来一种迅速盐雾腐蚀实验，实验温度为50，盐溶液中加入少量铜盐氯化铜，强烈诱发腐蚀。它腐蚀速度大概是NSS实验8倍。 (4) 交变盐雾实验是一种综合盐雾实验，它事实上是中性盐雾实验加恒定湿热实验。它重要用于空腔型整机产品，通过潮态环境渗入，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在产品内部产生。它是将产品在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换，最后考核整机产品电性能和机械性能有无变化。 三、盐雾实验原则及实验成果鉴定 原则是对重复性事物和概述所做统一规定。盐雾实验原则是对盐雾实验条件，如温度、湿度、氯化钠溶液浓度和PH值等做明确详细规定，此外还对盐雾实验箱性能提出技术规定。同种产品采用那种盐雾实验原则要依照盐雾实验特性和金属腐蚀速度及对盐雾敏感限度选取。下面简介几种盐雾实验原则，如GB/T2423.171993电工电子产品基本环境实验规程 实验Ka：盐雾实验办法，GB/T2423.18电工电子产品环境实验 第2某些：实验 实验Kb：盐雾，交变(氯化钠溶液)，GB593886轻工产品金属镀层和化学解决层耐腐蚀实验办法，GB/T177191色漆和清漆 耐中性盐雾性能测定。 盐雾实验目是为了考核产品或金属材料耐盐雾腐蚀质量，而盐雾实验成果鉴定正是对产品质量宣判，它鉴定成果与否对的合理，是对的衡量产品或金属抗盐雾腐蚀质量核心。盐雾实验成果鉴定办法有：评级鉴定法、称重鉴定法、腐蚀物浮现鉴定法、腐蚀数据记录分析法。评级鉴定法是把腐蚀面积与总面积之比百分数按一定办法划提成几种级别，以某一种级别作为合格鉴定根据，它适合平板样品进行评价；称重鉴定法是通过对腐蚀实验先后样品重量进行称重办法，计算出受腐蚀损失重量来对样品耐腐蚀质量进行评判，它特别合用于对某种金属耐腐蚀质量进行考核；腐蚀物浮现鉴定法是一种定性鉴定法，它以盐雾腐蚀实验后，产品与否产生腐蚀现象来对样品进行鉴定，普通产品原则中大多采用此办法；腐蚀数据记录分析办法提供了设计腐蚀实验、分析腐蚀数据、拟定腐蚀数据置信度办法，它重要用于分析、记录腐蚀状况，而不是详细用于某一详细产品质量鉴定盐雾实验技术分析与探讨盐雾腐蚀会破坏金属保护层，使它失去装饰性，减少机械强度；某些电子元器件和电器线路，由于腐蚀而导致电源线路中断，特别是在有振动环境中，尤为严重；当盐雾降落在绝缘体表面时，将使表面电阻减少；绝缘体吸取盐溶液后，它体积电阻将减少四个数量级；机械部件或运动部件活动部位由于腐蚀物产生，而增长了摩擦力以至导致运动部件被卡死。二、盐雾腐蚀机理盐雾对金属材料腐蚀，重要是导电盐溶液渗入金属内部发生电化学反映，形成“低电位金属电解质溶液高电位杂质”微电池系统，发生电子转移，作为阳极金属浮现溶解，形成新化合物即腐蚀物。金属保护层和有机材料保护层也同样，当作为电解质盐溶液渗入内部后，便会形成以金属为电极和金属保护层或有机材料为另一电极微电池。盐雾腐蚀破坏过程中起重要作用是氯离子。它具备很强穿透本领，容易穿透金属氧化层进入金属内部，破坏金属钝态。同步，氯离子具备很小水合能，容易被吸附在金属表面，取代保护金属氧化层中氧，使金属受到破坏。除了氯离子外，盐雾腐蚀机理还受溶解于盐溶液里(实质上是溶解在试样表面盐液膜)氧影响。氧可以引起金属表面去极化过程，加速阳极金属溶解，由于盐雾实验过程中持续喷雾，不断沉降在试样表面上盐液膜，使含氧量始终保持在接近饱和状态。腐蚀产物形成，使渗入金属缺陷里盐溶液体积膨胀，因而增长了金属内部应力，引起了应力腐蚀，导致保护层鼓起。三、影响盐雾腐蚀因素影响盐雾实验成果重要因素涉及：实验温湿度、盐溶液浓度、样品放置角度、盐溶液pH值、盐雾沉降量和喷雾方式等。1实验温湿度温度和相对湿度影响盐雾腐蚀作用。金属腐蚀临界相对湿度大概为70%。当相对湿度达到或超过这个临界湿度时，盐将潮解而形成导电性能良好电解液。当相对湿度减少，盐溶液浓度将增长直至析出结晶盐，腐蚀速度相应减少。实验温度越高盐雾腐蚀速度越快。国际电工委员会IEC60355：1971AN APPRAISAL OF THE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTING FOR ATMOSPHERIC CORROSION原则指出：“温度每升高10，腐蚀速度提高23倍，电解质导电率增长1020%”。这是由于温度升高，分子运动加剧，化学反映速度加快成果。对于中性盐雾实验，大多数学者以为实验温度选在35较为恰当。如果实验温度过高，盐雾腐蚀机理与实际状况差别较大。2盐溶液浓度盐溶液浓度对腐蚀速度影响与材料和覆盖层种类关于。浓度在5%如下时钢、镍、黄铜腐蚀速度随浓度增长而增长；当浓度不不大于5%时，这些金属腐蚀速度却随着浓度增长而下降。上述这种现象可以用盐溶液里氧含量来解释，盐溶液里氧含量与盐浓度关于，在低浓度范畴内，氧含量随盐浓度增长而增长，但是，当盐浓度增长到5%时，氧含量达到相对饱和，如果盐浓度继续增长，氧含量则相应下降。氧含量下降，氧去极化能力也下降即腐蚀作用削弱。但对于锌、镉、铜等金属，腐蚀速度却始终随着盐溶液浓度增长而增长。3样品放置角度样品放置角度对盐雾实验成果有明显影响。盐雾沉降方向是接近垂直方向，样品水平放置时，它投影面积最大，样品表面承受盐雾量也最多，因而腐蚀最严重。研究成果表白：钢板与水平线成45度角时，每平方米腐蚀失重量为250 g，钢板平面与垂直线平行时，腐蚀失重量为每平方米140 g。GB/T2423.17-93原则规定“平板状样品放置办法，应当使受试面与垂直方向成30度角。”4盐溶液pH值盐溶液pH值是影响盐雾实验成果重要因素之一。pH值越低，溶液中氢离子浓度越高，酸性越强腐蚀性也越强。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等电镀件盐雾实验表白，盐溶液pH值为3.0醋酸盐雾实验(ASS)腐蚀性比pH值为6.57.2中性盐雾实验(NSS)严酷1.52.0倍。由于受到环境因素影响，盐溶液pH值会发生变化。为此国内外盐雾实验原则对盐溶液pH值范畴都作了规定，并提出稳定实验过程中盐溶液 pH值办法,以提高盐雾实验成果重现性。影响盐溶液pH值变化因素和成果1)引起盐雾实验过程中盐溶液pH值变化根源重要来自空气中可溶性物质,这些物质性质也许不同,有些溶于水里后呈酸性，有些溶于水里后呈碱性；2)盐雾实验过程中，空气中可溶性物质溶入盐溶液或从盐溶液里逸出过程是一种可逆过程。溶入物质会使盐溶液 pH值减少,而逸出物质会使盐溶液 pH值升高,减少率和升高率相等同步溶入速度不不大于逸出速度,将使盐溶液pH值减少。反之,盐溶液pH值升高。溶入和逸出速度相等,则pH值不变。3)影响盐溶液pH值变化因素诸多。例如空气中可溶性物质性质和含量、压力、空气与盐溶液接触面积和接触时间等。a.空气中可溶性物质性质和含量空气中具有CO2,SO2 ,NO2 ,H2S等，这些气体溶于水则生成酸性物质,使水pH值减少。空气中也也许存在碱性尘埃颗粒，这些物质溶于水会使水pH值升高。b.大气压力气体在水中溶解度与大气压力成正比。0时,1atm大气压力下100ml水中能溶解0.355g CO2 ,而在2atm大气压力下100ml水能溶解0.670g CO2。当运用压缩空气喷雾时,由于大气压力增长,空气中CO2 等酸性物质溶解量增长，盐溶液pH值减少。这个过程与喷雾后受温度下降而使CO2 从盐溶液里逸出过程恰恰相反。c.空气与盐溶液接触面积和接触时间喷雾使盐溶液变成直径为15m微细颗粒盐雾。接触面积增长使得气体溶入液体或气体从液体中逸出量都大大增长。当影响气体溶入液体和气体从液体中逸出条件(例如压力,温度等)不变时,溶入和逸出速度最后将达到平衡状态。在达到平衡状态此前,随着时间增长,溶入(或逸出)量也将增长。下列三个实验成果将表白空气与盐溶液接触面积和接触时间对盐溶液pH值影响实验成果见表1、表2、表3。1. 表1：加盖500ml容量瓶里盐溶液存储时间与pH值变化状况盐溶液编号 存储前pH 值 存储时间 存储后 pH 值 7.2 88 天 7.2 7.2 88 天 7.1表2：在普通大气条件下气液接触面积和接触时间对盐溶液pH值影响盛液容器和直径(mm) 在大气中存储时间(小时)0 4 10 24 168小口瓶(10) 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0培养皿(100) 7.0 6.7 6.4 6.4 6.0表3:在含碱性物质环境中存储条件和时间对盐溶液pH值影响盛液容器 盐溶液在碱洗车间存储时间(天)0 1 2 3 7 10 15 30200ml 带盖瓶 6.6 6.6 6.6 6.6 6.7 6.7 6.8 6.7200ml 无盖瓶 6.6 6.9 7.2 7.3 7.5 7.7 7.7 7.724L 无盖槽 6.5 - - - - 7.25 - -从表1、表2和表3中可见：存储在密闭容器里盐溶液，其pH值不随存储时间增长而变化。因素在于没有与空气接触。存储在无盖培养皿里盐溶液，随着气液接触时间增长，其pH值明显下降。显然是由于与空气有较大接触面积。在具有碱性物质环境中，无盖容器里盐溶液 pH值随着存储时间增长而升高。5盐雾沉降量和喷雾方式盐雾颗粒越细，所形成表面积越大，被吸附氧量越多，腐蚀性也越强。自然界中90%以上盐雾颗粒直径为1微米如下，研究成果表白：直径1微米盐雾颗粒表面所吸附氧量与颗粒内部溶解氧量是相对平衡。盐雾颗粒再小，所吸附氧量也不再增长。老式喷雾办法涉及气压喷射法和喷塔法，最明显缺陷是盐雾沉降量均匀性较差，盐雾颗粒直径较大。超声雾化法借用超声雾化原理将盐溶液直接雾化成盐雾并通过扩散进入实验区，解决了盐雾沉降量均匀性差问题，并且盐雾颗粒直径更小。不同喷雾办法对盐溶液pH值也会产生影响(见表4)表4:不同喷雾办法对盐溶液pH值变化影响喷雾办法 供喷盐液pH值 汇集盐液pH值 pH值变化气压喷射法 7.0 6.0 -1.0气压喷塔法 7.4 6.5 -0.9超声雾化法 7.0 6.9 -0.1从表4中可见：不使用压缩空气超声雾化法对盐溶液 pH值影响不大,而运用压缩空气喷雾气压喷射法和喷塔法，盐溶液pH值变化明显。1)超声雾化工作原理超声雾化工作原理是运用超声波发生器与换能器产生自激振荡,向水中辐射强烈超声波,超声波通过水和半透膜传递作用于雾化杯内待雾化盐溶液,使存在于盐溶液中微气泡在声场作用下起振,当声压达到一定值时,微气泡迅速膨胀然后突然闭合,在微气泡闭合时产生冲击波。这种膨胀、闭合、振荡等一系列动力学过程称为声空化。在声空化作用下液体在气相中分散并在液体表面形成细雾飞逸，细雾在流动气体带动下,源源不断从雾化杯里流出实现超声雾化。整个过程中只有物理反映,而未发生化学反映。图1超声雾化装置2)超声雾化法中盐雾沉降量控制超声雾化法很容易控制盐雾沉降率，影响盐雾沉降率因素有:温度、压力、盐溶液浓度、盐雾颗粒直径、雾化速度等。盐雾颗粒直径大小与超声频率有如下关系：:超声波频率； ：盐溶液密度； ：盐溶液表面张力可见当其她条件一定期,可以通过调节盐雾颗粒直径来调节盐雾沉降率。超声波频率越高，所产生盐雾越细，盐雾沉降率就越低。可以通过调节超声波频率来达到控制盐雾沉降率目。雾化速度和超声波功率密切有关,通过调节超声波发生器功率来调节盐雾沉降率。从而使单位时间内沉降速率得到控制。还可以通过调节进入雾化杯进气口风量来调节盐雾产出量。当进气量大时,存在于液体中微气泡将增多,并易于形成更多细雾,同步因压差增大使盐雾流速加快,进入实验区雾量增多。为了证明超声雾化可行性和优越性，将进行下列两个实验:超声雾化可行性实验本实验目是1)超声雾化盐雾与否发生沉降。(2) 盐雾沉降率能否控制。(3)盐溶液经雾化后与否发生对试样不利理化变化。图2超声雾化实验 图3 气压喷射实验实验构造如图2所示。超声波发生器使雾化杯里盐液雾化,通过塑料软管扩散进入实验区,随着扩散浓度增长,盐雾开始发生沉降。实验区盐雾浓度越高,沉降就越快。最后沉降率达到平衡并趋于稳定。超声雾化实验过程中盐溶液浓度、pH值、实验区各点温度等指标均符合盐雾原则规定。盐雾沉降均匀性实验本实验目是:证明超声雾化法中盐雾沉降均匀性相对于气压喷射法有明显改进。与气压喷射法相比，超声雾化法所产生盐雾颗粒细小均匀，其直径可控制在几微米到20m之间，一致性好。而气压喷射法产生盐雾颗粒有粗有细,其直径可达几百微米，在实验区内导致盐雾分布不均匀,并减小了有效实验区域。四、盐雾实验成果表述盐雾实验成果表述有诸各种办法，下面简朴简介几种惯用表述办法。1. 按照腐蚀物特性进行表述这种办法是依照盐雾实验后腐蚀物外观特性来进行表述，常用电镀件盐雾实验后腐蚀特性见下表5。表5：常用电镀件盐雾实验后腐蚀特性表电镀件种类 腐蚀物特性钢铁件镀锌 灰色或黑色镀层腐蚀物和棕色铁锈钢铁件镀镉 灰色或黑色镀层腐蚀物和棕色铁锈钢铁件镀铬 棕色铁锈铜镀银 绿色铜锈铜镀锡 灰色镀层腐蚀物和绿色铜锈采用这种办法原则有：JB4159-1999热带电工产品通用技术规定；GJB4.11-1983船舶电子设备环境实验盐雾实验；GB/T4288-家用电动洗衣机等2按照腐蚀面积比例进行表述这种办法适应于平板状样品。如果实验时间较短或样品外形复杂，腐蚀面积较难测定。采用这种办法原则有：GB/T6461-金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀实验后试样和试件评级等。GB/T6461-计算公式： 式中：A：腐蚀覆盖面积占总面积百分数；R：保护级别(见表6)，分为010级。表6：R保护级别表A 级别 A 级别无缺陷 10 2.5A5 4A0.1 9 5A10 30.1A0.25 8 10A25 20.25A0.50 7 25A50 10.50A1.00 6 A50 01.00A2.50 5 3. 按照腐蚀率进行表述采用这种办法原则有ASTM B537-1970Standard Practice for Rating of Electroplated Panels Subjected to Atmospheric Exposure等。这种办法以55(mm)作为一种小方格，把试样重要表面划分为诸各种小方格，计算试样腐蚀率，腐蚀率分级见表7。表7：腐蚀率分级表腐蚀率% 级别 腐蚀率% 级别0 10 8 40.25 9 16 30.5 8 32 21 7 64 12 6 64 04 5 ASTM B537-1970计算公式：腐蚀率= 。 式中：腐蚀率以百分数表达(%)；n:浮现腐蚀点小方格数量；N:试样表面积划分为小方格总和。4按照重量增减进行表述这种办法是依照腐蚀物会导致样品重量发生变化，称量样品在实验先后重量变化，分为失重法和增重法。这两种办法所用普通都是平板状样品。失重法就是使用可以溶解腐蚀物，同步对样品自身又不起化学反映化学溶剂，把实验后样品上腐蚀物溶解掉，让实验后样品重量比实验前轻一种表述办法。失重法表达办法为：实验后单位试样面积失去重量数值。 增重法直接测量实验后单位试样面积增长重量数值。5按照经验划分腐蚀限度进行表述这种办法是依照实际工作经验对盐雾实验后样品划分腐蚀限度，是一种很粗糙表述办法。普通使用下列表述语句：腐蚀非常严重、腐蚀严重、中档腐蚀、轻微腐蚀、很轻微腐蚀、外观良好等。四、结束语盐雾实验是考核产品或材料抗盐雾腐蚀能力重要手段，实验成果科学性、合理性至关重要。影响盐雾实验成果稳定性和一致性因素诸多，要提高盐雾实验成果有效性，实验技术是核心。因而实验人员不但需要具备夯实专业知识和专业技能，还需要丰富实践经验和对产品全面理解，从化学和环境工程、材料、构造和工艺等多学科领域去结识盐雾实验，科学合理地表述实验成果，更好地为产品选材、构造设计、工艺选取、产品运送存贮及使用提供有效信息，提高产品或材料抗盐雾腐蚀能力。参照文献:1. 吴国平. 家用电器检查技术M.北京:中华人民共和国原则出版社，2. 曹晓东，孙金忠.中性盐雾实验中漆膜划痕处起泡探析J.涂料工业,3. 刘继铎 段志豪.中外中性盐雾实验办法比较J.电镀与精饰,4. 黄秉升.盐雾实验原则及其实行J.涂料工业,5. 陶有迁.超声雾化在盐雾实验中应用J.电子产品可靠性与环境实验,6. 郑关林.镀金层盐雾实验机理及办法探讨J.电镀与精饰,19997. 巫铭礼,姚沁华.盐雾实验中盐液pH值变化及控制J.环境技术,19988. 王丽.盐雾实验参数拟定理论根据浅析J.环境技术,19989. 徐京辉.影响产品盐雾实验因素及防止对策J.环境技术,199710. 唐廷甫.盐雾实验中应值得注意几种问题J.环境技术,199311. 温玲玲.盐雾实验收集液PH值测量J.电子产品可靠性与环境实验,199312. 徐京辉.在用盐雾实验箱存在问题及保证其使用质量办法和对策J.监督与选取,199013. GB/T6461-金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀实验后试样和试件评级14. JB4159-1999热带电工产品通用技术规定15. GJB4.11-1983船舶电子设备环境实验盐雾实验16. GB/T4288-家用电动洗衣机17. GB/T2423.17-93电工电子产品基本环境实验规程 实验Ka：盐雾实验办法18. IEC60355：1971AN APPRAISAL OF THE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTING FOR ATMOSPHERIC CORROSIO