循環(huán)腐蝕試驗(yàn)的新標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)鹽霧試驗(yàn)提供了替代方案。
大約在1914年，鹽霧試驗(yàn)箱首次用于腐蝕試驗(yàn)，在1939年，中性鹽霧試驗(yàn)被合并為ASTM B117，今天ASTM B117是在金屬腐蝕委員會(huì)G-l管轄下操作鹽霧(霧)設(shè)備的慣例。這種傳統(tǒng)的鹽霧試驗(yàn)規(guī)定在35°C下持續(xù)暴露于5%的鹽溶液霧中，在某些情況下ASTM B117對(duì)質(zhì)量控制測(cè)試有用，但在其他情況下則不然。在80年的使用過程中，ASTM B117有過多次改進(jìn)。盡管進(jìn)行了所有這些改進(jìn)，但長(zhǎng)期以來人們普遍認(rèn)為鹽霧暴露結(jié)果與實(shí)際大氣暴露中所見的腐蝕關(guān)系不大。
在涂料行業(yè)，每個(gè)配方師都可以講述一些可怕的故事，這些涂料在戶外多年表現(xiàn)良好，但在鹽霧中很快就失效了；或者更糟的是，在鹽霧中持續(xù)了幾千個(gè)小時(shí)的油漆卻在戶外悲慘地失敗了。盡管如此，ASTM B117已被普遍接受為標(biāo)準(zhǔn)腐蝕環(huán)境，并仍廣泛用于測(cè)試油漆和電鍍飾面、軍事部件和電氣部件?？紤]到鹽霧暴露是購(gòu)買數(shù)億美元涂料的基礎(chǔ)，這些涂料保護(hù)數(shù)十億美元的結(jié)構(gòu)，潛在的經(jīng)濟(jì)損失是驚人的。
ASTM B117的一個(gè)局限性是，5%的鹽溶液不一定是使用中遇到的電解質(zhì)的真實(shí)代表，各種不同的電解質(zhì)混合物現(xiàn)在被用于不同的應(yīng)用，
ASTM B117鹽霧更嚴(yán)重的限制是它提供了一個(gè)連續(xù)的環(huán)境，條件沒有變化。相反，暴露在天氣中的材料會(huì)經(jīng)歷濕度、溫度、陽(yáng)光和腐蝕性溶液濃度的周期性變化。就化學(xué)反應(yīng)和最耐腐蝕的材料類型而言，循環(huán)環(huán)境中的腐蝕與連續(xù)環(huán)境中的腐蝕有很大不同。世界各地的研究人員已經(jīng)進(jìn)行了各種循環(huán)腐蝕試驗(yàn)(CCT ),這些試驗(yàn)結(jié)合了各種干濕循環(huán)、溫度循環(huán)、溶液濃度循環(huán)以及某些情況下的紫外線組合。令人印象深刻的研究表明，對(duì)于許多應(yīng)用，CCT能夠更好地區(qū)分哪些材料在戶外更耐用。許多這些CCT最近已經(jīng)被各種標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體采用。說明符現(xiàn)在可以選擇標(biāo)準(zhǔn)化的循環(huán)測(cè)試。下面是對(duì)其中一些測(cè)試的描述。
ASTM G85附錄A5 在委員會(huì)G-1的管轄下，ASTM G85《改良鹽霧試驗(yàn)規(guī)程》的新附件描述了所謂的“prohesion”循環(huán)，這種廣泛使用的循環(huán)暴露是在英國(guó)為工業(yè)維護(hù)涂層開發(fā)的。附著力也被認(rèn)為是絲狀腐蝕的良好循環(huán)。這個(gè)循環(huán)交替進(jìn)行一小時(shí)的霧和一小時(shí)的干燥。電解質(zhì)溶液比傳統(tǒng)的鹽霧要稀得多，但是加入了硫酸鹽以在某種程度上代表工業(yè)氣氛。隨著溶液變干，它變得越來越濃，從而使樣品在整個(gè)溶液濃度范圍內(nèi)循環(huán)。暴露條件包括:
電解質(zhì)溶液 | 0.05 %氯化鈉和0.35 %硫酸銨 |
溶液pH值 | 5.0 到 5.4 |
粘合暴露周期為:
1小時(shí) | 24°C(或室溫)下的鹽霧測(cè)試 |
1小時(shí) | 在35℃下干燥 |
結(jié)論
目前有ASTM標(biāo)準(zhǔn)用于測(cè)量土壤中的pH值(G51，腐蝕測(cè)試中使用的土壤pH值測(cè)試方法)和測(cè)量土壤電阻率(G57，使用溫納四電極模式現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量土壤電阻率的方法)。這些標(biāo)準(zhǔn)是最準(zhǔn)確的，所有對(duì)土壤的電學(xué)或腐蝕特性感興趣的人都應(yīng)該遵守。
小組委員會(huì)g01 . 10正在用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)取代G57，以進(jìn)一步澄清技術(shù)并消除任何混淆來源。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)涉及溫納四點(diǎn)法；第二部分將涉及土壤箱的使用。
干燥是通過用新鮮空氣吹掃試驗(yàn)箱來實(shí)現(xiàn)的，這樣在45分鐘內(nèi)所有可見的液滴都從樣品上干燥掉。
循環(huán)鹽霧/紫外線 ASTM標(biāo)準(zhǔn)D5894,《涂漆金屬的周期性鹽霧/紫外線暴露操作規(guī)程》(在噴霧/干燥柜和紫外線/冷凝柜中交替暴露),剛剛在一月份通過了ASTM協(xié)會(huì)審查。ASTM D5894循環(huán)包括在循環(huán)鹽霧室(prohesion)中的一周和在熒光紫外線/冷凝室中的一周，按照ASTM G53,《非金屬材料暴露的光和水暴露儀器(熒光紫外線冷凝型)操作規(guī)程》?？偝掷m(xù)時(shí)間通常為6至12周，取決于材料的耐久性。廣泛的研究表明，對(duì)于工業(yè)維護(hù)涂料來說，這種循環(huán)比持續(xù)的鹽霧，甚至是單獨(dú)的附著力更好地再現(xiàn)了大氣腐蝕，這是因?yàn)樽贤饩€對(duì)這種涂層的損害會(huì)使其更容易受到腐蝕。測(cè)試循環(huán)如下所述進(jìn)行:
按照ASTM C53，在熒光紫外/冷凝測(cè)試儀中按以下周期測(cè)試一周 | |
4小時(shí) | 使用UVA-340燈在60°C下紫外線照射 |
4小時(shí) | 50°C下冷凝(純水) |
一周后，按照ASTM C85附錄A5，手動(dòng)將樣品移至循環(huán)鹽霧室，并暴露一周 | |
1小時(shí) | 24°C時(shí)0.05%氯化鈉和0.35%硫酸銨的鹽霧 |
1小時(shí) | 在35℃下干燥 |
一周后，手動(dòng)將樣品移回?zé)晒庾贤馐遥⒅貜?fù)整個(gè)程序，總共6或12周 | |
循環(huán)腐蝕試驗(yàn)在重復(fù)循環(huán)中將試樣暴露在一系列不同的環(huán)境中。簡(jiǎn)單的測(cè)試可能包括兩種狀態(tài)之間的循環(huán):有霧和干燥。更復(fù)雜的程序，如汽車，需要多步循環(huán)，包括濕度或冷凝，以及鹽霧和干燥。
噴霧功能
在噴霧功能期間，腐蝕測(cè)試儀通常作為傳統(tǒng)的鹽霧進(jìn)行操作
內(nèi)部?jī)?chǔ)罐中的腐蝕性溶液被泵送到噴嘴，在那里與壓縮空氣混合
壓縮空氣在到達(dá)噴嘴的途中通過鼓泡塔進(jìn)行加濕(除了附著力測(cè)試)
噴嘴將溶液和空氣霧化成腐蝕性霧
室加熱器保持程序化的室溫度
干燥功能
在干燥功能期間，吹掃鼓風(fēng)機(jī)迫使室內(nèi)空氣通過空氣加熱器進(jìn)入室內(nèi)。這造成了室內(nèi)的低濕度條件。腔室溫度由腔室加熱器和空氣加熱器控制。
潮濕功能
Q-FOG CCT型號(hào)循環(huán)腐蝕鹽霧試驗(yàn)箱可以將熱的水蒸汽導(dǎo)入到鹽霧箱內(nèi)，使鹽霧箱箱體保持95%-100%的相對(duì)濕度，如有需要可以通過蒸汽發(fā)生器的加熱器保持箱體內(nèi)的溫度保持在一個(gè)設(shè)置好的固定值。
噴淋功能
Q-FOG循環(huán)腐蝕鹽霧箱噴淋功能可用于某些汽車腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，溶液的流量可以支持調(diào)整，固定在特別位置的噴嘴將溶液均勻的噴淋在樣品上。
相對(duì)濕度控制功能
Q-FOG CRH型號(hào)循環(huán)腐蝕鹽霧箱通過使用空氣預(yù)調(diào)節(jié)器，鼓風(fēng)機(jī)和霧化加濕噴嘴，使鹽霧箱體內(nèi)的響度濕度和溫度逐步爬坡上升到設(shè)定值。
根據(jù)汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)汽車腐蝕與防護(hù)(ACAP)委員會(huì)的研究，GM9540P方法B目前被認(rèn)為是汽車表面腐蝕(涂漆或預(yù)涂金屬)的推薦CCT方法之一。這個(gè)循環(huán)包括短暫的鹽霧期、室溫干燥期、濕熱期和干熱期。電解質(zhì)包括典型道路鹽的成分。這個(gè)循環(huán)中不包括紫外線，因?yàn)樽贤饩€對(duì)汽車面漆的損害不足以影響其耐腐蝕性。該測(cè)試通常是手動(dòng)進(jìn)行的，使用噴霧瓶進(jìn)行鹽潤(rùn)濕，然后在濕度室和烘箱中進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)試。如果手動(dòng)執(zhí)行，測(cè)試需要16個(gè)小時(shí)的工作日。也有許多自動(dòng)測(cè)試器可以在一個(gè)小室中進(jìn)行這種暴露。GM9540P/B暴露條件包括:
電解質(zhì)溶液 | 0.9% NaCI + 0.1 % CaCI 2 + 0.25 NaHC03 |
溶液pH值 | 6.0到 8.0 |
典型持續(xù)時(shí)間 | 40次循環(huán)或80次循環(huán)(960小時(shí)或1920小時(shí)) |
GM9540P/B暴露周期如下:
10分鐘 | 鹽霧測(cè)試 |
80分鐘 | 環(huán)境條件(25攝氏度，30 - 50%相對(duì)濕度) |
10分鐘 | 鹽霧測(cè)試 |
80分鐘 | 環(huán)境條件(25攝氏度，30 - 50%相對(duì)濕度) |
10分鐘 | 鹽霧測(cè)試 |
80分鐘 | 環(huán)境條件(25攝氏度，30 - 50%相對(duì)濕度) |
10分鐘 | 鹽霧測(cè)試 |
170分鐘 | 環(huán)境條件(25攝氏度，30 - 50%相對(duì)濕度) |
8小時(shí) | 49°C時(shí)的濕度(95 - 100% RH) |
8小時(shí) | 在60℃干燥30%相對(duì)濕度) |
重復(fù)進(jìn)行 | |
該程序旨在模擬酸雨暴露，是對(duì)日本汽車標(biāo)準(zhǔn)組織汽車腐蝕試驗(yàn)方法M609的修改。電解液含有酸雨的一些主要成分。它尚未通過ISO技術(shù)委員會(huì)156獲得ISO的最終批準(zhǔn)。在CCT循環(huán)腐蝕鹽霧試驗(yàn)箱中模擬酸雨腐蝕情況暴露條件包括:
電解質(zhì)溶液 | 5%(wt)NaCl, 0.12%(vol)HNO3 , 0.173%(vol)H2SO4, 0.228%(wt) NaOH |
溶液pH值 | 3.5 |
在CCT循環(huán)腐蝕鹽霧試驗(yàn)箱中模擬酸雨腐蝕情況，暴露周期為:
2小時(shí) | 35℃時(shí)的鹽霧 |
4小時(shí) | 在60℃、相對(duì)濕度低于30%的條件下干燥 |
2小時(shí) | 50℃時(shí)潮濕/濕潤(rùn)，相對(duì)濕度超過95% |
在CCT循環(huán)腐蝕鹽霧試驗(yàn)箱中模擬酸雨腐蝕的過渡時(shí)間規(guī)定如下:
噴霧干燥 | 30分鐘內(nèi) |
干到濕 | 15分鐘內(nèi) |
濕成霧 | 30分鐘內(nèi) |
該試驗(yàn)通常被稱為“結(jié)痂腐蝕”試驗(yàn)，尚未獲得ISO的最終批準(zhǔn)。該試驗(yàn)包括將樣品暴露在面向南方45°的常規(guī)架子上。每周兩次用3%的鹽溶液手動(dòng)噴灑樣品。這種簡(jiǎn)單的程序伴隨著濕/干循環(huán)、溶液濃度循環(huán)、濕度循環(huán)、溫度循環(huán)和紫外線暴露而加速腐蝕。關(guān)于涂料加速試驗(yàn)的ASTM小組委員會(huì)001.27(涂料和相關(guān)涂料、材料和應(yīng)用的委員會(huì)0-1的一部分)也投票通過了一個(gè)類似的5%鹽溶液標(biāo)準(zhǔn)。
這些新的循環(huán)方法都不是腐蝕測(cè)試的“全部和最終目的”。沒有一個(gè)測(cè)試可以模擬所有的最終使用環(huán)境。任何單一的測(cè)試也不可能適用于所有種類的材料。將來，說明符將不得不選擇最適合特定材料和最終使用環(huán)境的測(cè)試方法。再者，以上方法都被認(rèn)為是沒有完全完成的。工作正在進(jìn)行中，以提高實(shí)驗(yàn)室到實(shí)驗(yàn)室的再現(xiàn)性(始終是一個(gè)問題)，并開發(fā)更現(xiàn)實(shí)的循環(huán)和電解質(zhì)。我們非常希望能夠找到其他以前沒有嘗試過的方法，甚至更適合某些應(yīng)用。
此外，重要的是要記住，所有的耐久性測(cè)試，包括自然戶外暴露，都是相對(duì)測(cè)試。他們沒有給出一種材料實(shí)際使用壽命的絕對(duì)預(yù)測(cè)。它們僅僅提供了兩種或多種材料在耐久性方面相互比較的指示。為了了解自己的情況，在每次腐蝕測(cè)試中，無論是在室內(nèi)還是室外，暴露已知耐久性的對(duì)照樣品是非常重要的。當(dāng)然，要抵制誘惑，不要想出一個(gè)神奇的轉(zhuǎn)換系數(shù)，x小時(shí)的實(shí)驗(yàn)室暴露相當(dāng)于y年的室外服務(wù)。
也就是說，這些新的循環(huán)測(cè)試確實(shí)有望給出各種材料耐腐蝕性的更真實(shí)的排名。如果應(yīng)用得當(dāng)，它們有可能節(jié)省數(shù)十億美元不必要的腐蝕損失。此外，如此多的新標(biāo)準(zhǔn)正在開發(fā)的事實(shí)證明了大氣腐蝕測(cè)試的新時(shí)代，有了開發(fā)更有意義的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的新自由。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
