鹽霧測試

鹽霧測試是一種主要利用鹽霧試驗設(shè)備所創(chuàng)造的人工模擬鹽霧環(huán)境條件來考核產(chǎn)品或金屬材料耐腐蝕性能的環(huán)境試驗。它分為兩大類，一類為天然環(huán)境暴露試驗，另一類為人工加速模擬鹽霧環(huán)境試驗。人工模擬鹽霧環(huán)境試驗是利用一種具有一定容積空間的試驗設(shè)備——鹽霧試驗箱，在其容積空間內(nèi)用人工的方法，造成鹽霧環(huán)境來對產(chǎn)品的耐鹽霧腐蝕性能質(zhì)量進(jìn)行考核。

分類

人工模擬鹽霧試驗又包括中性鹽霧試驗、醋酸鹽霧試驗、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗、交變鹽霧試驗。

（1）中性鹽霧試驗

是出現(xiàn)最早應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種加速腐蝕試驗方法。一般情況下，它采用5%的氯化鈉鹽水溶液，溶液PH值調(diào)在中性范圍（6.5～7.2）作為噴霧用的溶液。試驗溫度均取35℃，要求鹽霧的沉降率在1～3ml/80cm2.h之間，沉降量一般都是1～2ml/80cm2.h之間。

（2）醋酸鹽霧試驗

是在中性鹽霧試驗的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是在5%氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降為3左右，溶液變成酸性，最后形成的鹽霧也由中性鹽霧變成酸性。它的腐蝕速度要比NSS試驗快3倍左右。

（3）銅鹽加速醋酸鹽霧試驗

是國外新近發(fā)展起來的一種快速鹽霧腐蝕試驗，試驗溫度為50℃，鹽溶液中加入少量銅鹽—氯化銅，強(qiáng)烈誘發(fā)腐蝕。它的腐蝕速度大約是NSS試驗的8倍。

（4）交變鹽霧試驗

是一種綜合鹽霧試驗，它實際上是中性鹽霧試驗加恒定濕熱試驗。它主要用于空腔型的整機(jī)產(chǎn)品，通過潮態(tài)環(huán)境的滲透，使鹽霧腐蝕不但在產(chǎn)品表面產(chǎn)生，也在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生。它是將產(chǎn)品在鹽霧和濕熱兩種環(huán)境條件下交替轉(zhuǎn)換，最后考核整機(jī)產(chǎn)品的電性能和機(jī)械性能有無變化。

鹽霧標(biāo)準(zhǔn)

鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)是對鹽霧試驗條件，如溫度、濕度、氯化鈉溶液濃度和PH值等做的明確具體規(guī)定，另外還對鹽霧試驗箱性能提出技術(shù)要求。同種產(chǎn)品采用哪種鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)鹽霧試驗的特性和金屬的腐蝕速度及對鹽霧的敏感程度選擇。下面介紹幾個鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)，如：

GB/T2423.17 《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Ka：鹽霧試驗方法》

GB/T2423.18 《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2部分：試驗 試驗Kb：鹽霧，交變（氯化鈉溶液）》

GB5938—86《輕工產(chǎn)品金屬鍍層和化學(xué)處理層的耐腐蝕試驗方法》

GB/T1771—91《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測定》

影響因素

影響鹽霧試驗結(jié)果的主要因素包括：試驗溫濕度、鹽溶液的濃度、樣品放置角度、鹽溶液的pH值、鹽霧沉降量和噴霧方式等。

（1）試驗溫濕度

溫度和相對濕度影響鹽霧的腐蝕作用。金屬腐蝕的臨界相對濕度大約為70%。當(dāng)相對濕度達(dá)到或超過這個臨界濕度時，鹽將潮解而形成導(dǎo)電性能良好的電解液。當(dāng)相對濕度降低，鹽溶液濃度將增加直至析出結(jié)晶鹽，腐蝕速度相應(yīng)降低。

試驗溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。國際電工委員會IEC60355：1971《AN APPRAISAL OF THE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTING FOR ATMOSPHERIC CORROSION》標(biāo)準(zhǔn)指出：“溫度每升高10℃，腐蝕速度提高2～3倍，電解質(zhì)的導(dǎo)電率增加10～20%”。這是因為溫度升高，分子運(yùn)動加劇，化學(xué)反應(yīng)速度加快的結(jié)果。對于中性鹽霧試驗，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為試驗溫度選在35℃較為恰當(dāng)。如果試驗溫度過高，鹽霧腐蝕機(jī)理與實際情況差別較大。

（2）鹽溶液的濃度

鹽溶液的濃度對腐蝕速度的影響與材料和覆蓋層的種類有關(guān)。濃度在5%以下時鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而增加；當(dāng)濃度大于5%時，這些金屬的腐蝕速度卻隨著濃度的增加而下降。上述這種現(xiàn)象可以用鹽溶液里的氧含量來解釋，鹽溶液里的氧含量與鹽的濃度有關(guān)，在低濃度范圍內(nèi)，氧含量隨鹽濃度的增加而增加，但是，當(dāng)鹽濃度增加5%時，氧含量達(dá)到相對的飽和，如果鹽濃度繼續(xù)增加，氧含量則相應(yīng)下降。氧含量下降，氧的去極化能力也下降即腐蝕作用減弱。但對于鋅、鎘、銅等金屬，腐蝕速度卻始終隨著鹽溶液濃度的增加而增加。

（3）樣品放置角度

樣品的放置角度對鹽霧試驗的結(jié)果有明顯影響。鹽霧的沉降方向是接近垂直方向的，樣品水平放置時，它的投影面積最大，樣品表面承受的鹽霧量也最多，因此腐蝕最嚴(yán)重。研究結(jié)果表明：鋼板與水平線成45度角時，每平方米的腐蝕失重量為250 g，鋼板平面與垂直線平行時，腐蝕失重量為每平方米140 g。GB/T2423.17-93標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“平板狀樣品的放置方法，應(yīng)該使受試面與垂直方向成30度角。”

（4）鹽溶液的pH值

鹽溶液的pH值是影響鹽霧試驗結(jié)果的主要因素之一。pH值越低，溶液中氫離子濃度越高，酸性越強(qiáng)腐蝕性也越強(qiáng)。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等電鍍件的鹽霧試驗表明，鹽溶液的pH值為3.0的醋酸鹽霧試驗（ASS）的腐蝕性比pH值為6.5～7.2的中性鹽霧試驗（NSS）嚴(yán)酷1.5～2.0倍。

由于受到環(huán)境因素的影響，鹽溶液的pH值會發(fā)生變化。為此國內(nèi)外的鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)對鹽溶液的pH值范圍都作了規(guī)定，并提出穩(wěn)定試驗過程中鹽溶液 pH值的辦法，以提高鹽霧試驗結(jié)果的重現(xiàn)性。

（5）影響鹽溶液pH值變化的原因和結(jié)果

1）引起鹽霧試驗過程中鹽溶液pH值變化的根源主要來自空氣中的可溶性物質(zhì)，這些物質(zhì)的性質(zhì)可能不同，有些溶于水里后呈酸性，有些溶于水里后呈堿性；

2）鹽霧試驗過程中，空氣中的可溶性物質(zhì)溶入鹽溶液或從鹽溶液里逸出的過程是一個可逆過程。溶入物質(zhì)會使鹽溶液的 pH值降低，而逸出物質(zhì)會使鹽溶液 pH值升高，降低率和升高率相等的同時溶入速度大于逸出速度，將使鹽溶液的pH值降低。反之，鹽溶液的pH值升高。溶入和逸出速度相等，則pH值不變。

3）影響鹽溶液pH值變化的因素很多。例如空氣中可溶性物質(zhì)的性質(zhì)和含量、壓力、空氣與鹽溶液的接觸面積和接觸時間等。

a.空氣中可溶性物質(zhì)的性質(zhì)和含量

空氣中含有CO2,SO2,NO2,H2S等，這些氣體溶于水則生成酸性物質(zhì)，使水的pH值降低。空氣中也可能存在堿性的塵埃顆粒，這些物質(zhì)溶于水會使水的pH值升高。

b.大氣壓力

氣體在水中的溶解度與大氣壓力成正比。0℃時，1atm大氣壓力下100ml的水中能溶解0.355g CO2，而在2atm大氣壓力下100ml水能溶解0.670g CO2。當(dāng)利用壓縮空氣噴霧時，由于大氣壓力增加，空氣中CO2 等酸性物質(zhì)的溶解量增加，鹽溶液的pH值降低。這個過程與噴霧后受溫度下降而使CO2 從鹽溶液里逸出的過程恰恰相反。

c.空氣與鹽溶液的接觸面積和接觸時間

噴霧使鹽溶液變成直徑為1～5μm微細(xì)顆粒的鹽霧。接觸面積增加使得氣體溶入液體或氣體從液體中逸出的量都大大增加。當(dāng)影響氣體溶入液體和氣體從液體中逸出的條件（例如壓力，溫度等）不變時，溶入和逸出速度最終將達(dá)到平衡狀態(tài)。在達(dá)到平衡狀態(tài)以前，隨著時間的增加，溶入（或逸出）的量也將增加。

• 存放在密閉容器里的鹽溶液，其pH值不隨存放時間的增加而變化。原因在于沒有與空氣接觸。
• 存放在無蓋培養(yǎng)皿里的鹽溶液，隨著氣液接觸時間的增加，其pH值明顯下降。顯然是由于與空氣有較大的接觸面積。

③ 在含有堿性物質(zhì)的環(huán)境中，無蓋容器里的鹽溶液的 pH值隨著存放時間的增加而升高。

（6）噴霧方式

鹽霧顆粒越細(xì)，所形成的表面積越大，被吸附的氧量越多，腐蝕性也越強(qiáng)。自然界中90%以上鹽霧顆粒的直徑為1微米以下，研究成果表明：直徑1微米的鹽霧顆粒表面所吸附的氧量與顆粒內(nèi)部溶解的氧量是相對平衡的。鹽霧顆粒再小，所吸附的氧量也不再增加。

傳統(tǒng)的噴霧方法包括氣壓噴射法和噴塔法，最明顯的缺點是鹽霧沉降量均勻性較差，鹽霧顆粒直徑較大。超聲霧化法借用超聲霧化原理將鹽溶液直接霧化成鹽霧并通過擴(kuò)散進(jìn)入試驗區(qū)，解決了鹽霧沉降量均勻性差的問題，而且鹽霧顆粒直徑更小。不同的噴霧方法對鹽溶液的pH值也會產(chǎn)生影響。

不使用壓縮空氣的超聲霧化法對鹽溶液 pH值的影響不大，而利用壓縮空氣噴霧的氣壓噴射法和噴塔法，鹽溶液的pH值變化明顯。

1）超聲霧化工作原理

超聲霧化工作原理是利用超聲波發(fā)生器與換能器產(chǎn)生自激振蕩，向水中輻射強(qiáng)烈的超聲波，超聲波通過水和半透膜傳遞作用于霧化杯內(nèi)的待霧化鹽溶液，使存在于鹽溶液中的微氣泡在聲場作用下起振，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時，微氣泡迅速膨脹然后突然閉合，在微氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波。這種膨脹、閉合、振蕩等一系列動力學(xué)過程稱為聲空化。在聲空化作用下液體在氣相中分散并在液體表面形成細(xì)霧飛逸，細(xì)霧在流動氣體的帶動下，源源不斷從霧化杯里流出實現(xiàn)超聲霧化。整個過程中只有物理反應(yīng)，而未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

2）超聲霧化法中鹽霧沉降量的控制

超聲霧化法很容易控制鹽霧沉降率，影響鹽霧沉降率的因素有：溫度、壓力、鹽溶液濃度、鹽霧顆粒直徑、霧化速度等。

當(dāng)其他條件一定時，可以通過調(diào)節(jié)鹽霧顆粒直徑來調(diào)整鹽霧沉降率。超聲波頻率越高，所產(chǎn)生的鹽霧越細(xì)，鹽霧沉降率就越低。可以通過調(diào)節(jié)超聲波頻率來達(dá)到控制鹽霧沉降率的目的。

霧化速度和超聲波的功率密切相關(guān)，通過調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的功率來調(diào)整鹽霧沉降率。從而使單位時間內(nèi)的沉降速率得到控制。還可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)入霧化杯進(jìn)氣口的風(fēng)量來調(diào)節(jié)鹽霧的產(chǎn)出量。當(dāng)進(jìn)氣量大時，存在于液體中的微氣泡將增多，并易于形成更多的細(xì)霧，同時因壓差增大使鹽霧的流速加快，進(jìn)入試驗區(qū)的霧量增多。

為了證明超聲霧化的可行性和優(yōu)越性，將進(jìn)行下列兩個試驗：

• 超聲霧化可行性試驗

本試驗的目的是:(1)超聲霧化的鹽霧是否發(fā)生沉降。⑵ 鹽霧沉降率能否控制。⑶鹽溶液經(jīng)霧化后是否發(fā)生對試樣不利的理化變化。

超聲波發(fā)生器使霧化杯里的鹽液霧化，通過塑料軟管擴(kuò)散進(jìn)入試驗區(qū)，隨著擴(kuò)散濃度的增加，鹽霧開始發(fā)生沉降。試驗區(qū)鹽霧濃度越高，沉降就越快。最終沉降率達(dá)到平衡并趨于穩(wěn)定。超聲霧化試驗過程中鹽溶液濃度、pH值、試驗區(qū)各點溫度等指標(biāo)均符合鹽霧標(biāo)準(zhǔn)要求。

• 鹽霧沉降均勻性試驗

本試驗的目的是：證明超聲霧化法中鹽霧沉降均勻性相對于氣壓噴射法有明顯的改善。與氣壓噴射法相比，超聲霧化法所產(chǎn)生的鹽霧顆粒細(xì)小均勻，其直徑可控制在幾微米到20μm之間，一致性好。而氣壓噴射法產(chǎn)生的鹽霧顆粒有粗有細(xì)，其直徑可達(dá)幾百微米,在試驗區(qū)內(nèi)造成鹽霧分布不均勻，并減小了有效的試驗區(qū)域  。