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Q-FOG鹽霧試驗與QUV日曬老化綜合試驗方法

發(fā)布于:2019-05-05

傳統(tǒng)的、應用廣泛的腐蝕加速方法是鹽霧法,即在35°C下連續(xù)噴灑5%的鹽溶液。該試驗(ASTM B 117)在1914年左右首次應用于腐蝕試驗。即使長期以來人們都知道傳統(tǒng)鹽霧法不能較大程度的模擬運行環(huán)境,然而在很多材料規(guī)范中它都被列為必備試驗方法。

上世紀六十年代初,工程師和科學家們就嘗試建立循環(huán)腐蝕試驗方法,以更準確地預估出材料的腐蝕性。相比傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)暴露方法,循環(huán)腐蝕試驗更具有現(xiàn)實意義。由于實際暴露環(huán)境通常包括潮濕和干燥兩種條件,因此應在這些自然循環(huán)條件試驗后再進行實驗室加速試驗。研究證明,采用循環(huán)腐蝕試驗,其相對腐蝕率、結構和形態(tài)與戶外更接近。因此,相比傳統(tǒng)的鹽霧試驗,循環(huán)腐蝕試驗通常與戶外環(huán)境具有更好的相關性。

目前已設計開發(fā)出多種不同的循環(huán)腐蝕試驗方法。簡單循環(huán)法(如Prohesion,該方法尤其適用于測定工業(yè)維護涂層)包括鹽霧和干燥條件之間的循環(huán)。更精密的方法則需要采用包含多個步驟的循環(huán),除鹽霧和干燥外,還包括靜置、潮濕、飽和濕度或其它條件。這些試驗均采用潮濕/干燥循環(huán),以開發(fā)模擬更接近戶外循環(huán)條件的實驗室條件。腐蝕與加速老化綜合試驗方法是循環(huán)試驗的一種,由Sherwin Williams公司的研究人員于上世紀八十年代開發(fā)出,用于檢測工業(yè)維護涂層。

腐蝕與加速老化綜合試驗

Sherwin Williams研究人員通過Prohesion試驗研究三種涂層系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)在多個涂層作用時Prohesion本身并不會將不同類別進行區(qū)別(醇酸(鉻酸鋅抑制劑) – 醇酸外涂層;丙烯酸乳膠(偏硼酸鋇抑制劑)– 丙烯酸乳膠外涂層;環(huán)氧聚酰胺(磷酸鋅抑制劑) – 環(huán)氧聚酰胺外涂層)。

理論上,隨著紫外光曝曬涂層質量下降,會降低耐腐蝕性能,因此開發(fā)設計出新的腐蝕與加速老化綜合試驗方法。新的試驗方法綜合了Prohesion(ASTM G85)和QUV®紫外光曝曬兩種試驗法(ASTM G154)。

在進行了新的循環(huán)腐蝕與加速老化綜合試驗后,三個涂層系統(tǒng)的性能排序與實際運行環(huán)境的排序保持一致(見表1)。同時發(fā)現(xiàn),相比僅使用Prohesion法或傳統(tǒng)鹽霧法,產品的總腐蝕率和形態(tài)與戶外情況更加接近。Sherwin Williams的研究員Brian Skerry總結認為,腐蝕與加速老化綜合試驗的排序結果與戶外的排序結果最為接近。但也不難推斷出,曝曬溫度、試驗時間和循環(huán)順序較好與最終應用環(huán)境的相同。

曝曬條件排序(從較好到最差)
戶外-海洋環(huán)境乳膠>醇酸樹脂>環(huán)氧
戶外-工業(yè)環(huán)境乳膠=醇酸樹脂>環(huán)氧
傳統(tǒng)鹽霧方法環(huán)氧>醇酸樹脂>乳膠
Prohesion方法乳膠=環(huán)氧=醇酸樹脂
腐蝕與加速老化綜合試驗方法乳膠>醇酸樹脂>環(huán)氧

表1:Sherwin Williams戶外與實驗室曝曬的排序關系

腐蝕與加速老化試驗循環(huán)

腐蝕與加速老化試驗循環(huán)包括一周的Prohesion試驗和一周的QUV加速老化試驗交替進行,試驗條件如表2所述。一般試驗持續(xù)約2000小時。

隨著時間的推移,證明腐蝕與加速老化綜合循環(huán)試驗可對水性涂層的性能進行有效等級評估。該新方法應用于上世紀九十年代中期(ISO 11997-1&2和ASTM D5894)。顏色和光澤保持率均在ASTM D5894標準中有所說明。

 腐蝕循環(huán)(1周,Q-FOG®CCT試驗箱)QUV循環(huán)(1周)
試驗循環(huán)在25°C(或室溫)下噴霧1小時
35°C下干燥1個小時
60°C下,UVA-340燈管,紫外光曝曬4個小時
50°C下冷凝4個小時(純水)
試驗條件說明* 通過往試驗箱內輸送新鮮空氣,來進行干燥,這樣在3至4個小時內,樣品上所有可見的水滴均可烘干。Prohesion電解溶液:0.05%氯化鈉+0.35%硫酸銨溶液酸度:pH 5.0 - 5.4典型時長:2,000小時

表2:腐蝕與加速老化試驗循環(huán)的試驗條件