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什么是循环腐蚀试验?盐雾腐蚀试验箱如何完成循环腐蚀测试?

发布时间:2023-01-30   来源:容大检测   浏览量:93次
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大约在1914年,盐雾法首次被用于测试材料的耐腐蚀性,1939年,中性盐雾试验被写入ASTM B117。传统的盐雾标准要求样品在35°C下持续暴露在浓度为5%的盐雾中。尽管ASTM B117试验标准在其80年的应用过程中多次修订和改进,但人们早就认识到盐雾试验的结果与样品在户外暴露的实际腐蚀效果不太相符。即便如此,ASTM B117仍然是盐雾腐蚀试验的主要标准,广泛用于涂料、军事部件和电子元器件的耐腐蚀试验。

随着对材料耐腐蚀性要求的提高,工程师和研究人员继续尝试开发测试程序,以更准确地模拟室外腐蚀的影响。20世纪60年代和70年代,英国的Harrison和Timmons2,3开发了Prohesion试验,特别适用于工业保护涂层的腐蚀性测试。近年来,SAE和AISI已经开始发展汽车循环腐蚀试验。结果令人满意,并发表了一些文章,日本的研究人员也开发了一些循环腐蚀试验方法。

什么是循环腐蚀试验?

循环腐蚀试验是一种比传统的恒态暴露更符合实际的盐雾试验。因为实际的户外暴露通常包括潮湿和干燥的条件,模拟这些自然的循环条件,加速实验室测试是有意义的。研究表明,经过循环腐蚀试验,样品的相对腐蚀速率、结构和形貌与室外腐蚀结果非常相似。因此,循环腐蚀试验比传统的盐雾方法更接近真实的户外暴露。它们可以有效地评价多种腐蚀机理,如一般腐蚀、电偶腐蚀和缝隙腐蚀。

循环腐蚀试验的目的是重现室外腐蚀环境中的腐蚀类型。CCT测试将样品暴露在一系列具有不同条件的循环环境中。简单的暴露循环,如Prohesion测试,将样品暴露在由盐雾和干燥条件组成的循环中。更复杂的汽车测试方法除了盐雾和干燥循环外,还需要浸泡、湿度和冷凝循环。最初,这些测试循环是手动完成的,实验室操作员将样品从盐雾室移到湿度测试室,然后移到干燥装置,等等。最近,微处理器控制的测试室可以自动化这些测试步骤,减少测试的不确定性。

测试条件

循环腐蚀试验采用下列一种或全部条件:

室温条件:

在CCT测试中,室温条件定义为实验室室温条件。室温条件通常会非常缓慢地改变测试样品的性能。例如,盐喷涂后的样品在室温下放置两个小时。样品实际上是在特定的温度和湿度条件下经历一个缓慢的干燥过程。

一般来说,“室温条件”是没有腐蚀性蒸汽和气体的。几乎没有气体流动,温度通常为?25±5°C,相对湿度为?50%或更低,应监测和记录每次试验的实验室条件。

舱室条件:

非室温条件通常是指试验室内的暴露条件。在不同的非室温条件之间的转换可以通过手动将测试样品从一个测试室移动到另一个测试室,或通过在全自动测试室中从一个条件循环到另一个条件来实现。

每次试验都需要监测温度和相对湿度。如果可能的话,?应采用自动控制系统。温度偏差应准确到?±3°C或以下。

盐雾(喷雾)条件:

盐雾条件可以在B117型试验室内实现,也可以在实验室条件下手动实现。喷嘴能喷出雾状盐溶液。通常,除NaCl(氯化钠)外,含有其他化学物质的电解质可用于模拟酸雨或其他工业腐蚀。图1为盐雾条件。

湿度条件:

CCT测试程序通常需要高湿度条件。这一要求见于ASTM d224711试验标准。这有时可以通过使用可选的B117试验箱喷洒纯水雾来实现。图2显示了潮湿条件下的Q-Fog。

干燥条件:

干燥条件可以在开放实验室或试验室内实现。空间内有足够的空气流通,避免分层,使样品干燥。“干燥”的定义是复杂的,它是指样品的表面干燥还是完全干燥存在争议。由于产品腐蚀渗透,样品彻底干燥所需的时间可能会增加。图3显示了干燥条件下的Q-Fog。

浸水腐蚀条件:

这种条件通常包含特定浓度的电解质,通常为5%,pH值为4至8,温度通常是特定的。溶液在使用过程中可能被污染,应定期更换。

浸泡条件:

必须使用蒸馏水或去离子水。水质要求见ASTM D1193 12。浸泡容器应由塑料或其他惰性材料制成。浸泡溶液的pH应在6 ~ 8之间,温度应在24±3℃,在25℃时电导率应小于50mohm/cm。

 

CCT盐雾箱试验指南

因为CCT测试通常很复杂,需要多步循环暴露,所以它可能令人困惑。以下测试指南可以帮助操作人员理解CCT暴露测试条件在不同步骤之间可能带来的差异,并有助于在不同实验室之间就测试结果达成共识。

使用参考样本

如果可能,参考样品(性能已知的被测样品)应与被测样品平行测试,如果可能最好使用多个参考样品。参考样品有助于判断被测样品的测试性能。参考样品的使用有助于规范重复试验试验条件的参数,也可为不同重复试验结果的比较提供指导。

测试样品的制备

通常的做法是在进行CCT测试之前在涂覆样品上划线。这会破坏涂层,加速腐蚀过程。使用石划线时,建议按?ASTM D3170。

越来越多的证据表明,划痕深度的差异会严重影响?CCT盐雾试验结果。这对镀锌基材的影响最大。在大多数情况下,划痕应该深入金属基板。因为划痕的几何形状也会影响结果,所以记录所使用的划痕工具是很重要的。划伤损伤可以用显微镜观察,在划伤方法ASTM D1654标准中有描述。

暴露试验注意事项

除了B117中提到的注意事项外,CCT暴露在多种测试条件下对测试结果的可重复性和可重复性造成了额外的潜在问题。

试验箱加载

满载的测试箱通常比轻载的测试箱需要更长的时间来实现温度转变。为保证试验过程中的空气循环,试验箱应均匀加载。

过渡(坡道)时间

无论试验箱是手动操作还是完全自动化,转换时间是影响试验结果的一个因素。在手动操作中,转换时间是将样品从一种环境或暴露条件转移到另一种环境或暴露条件所需的时间。在全自动的试验室中,?转换时间是设备改变室中暴露条件所需的时间。自动曝光比手动曝光更具有可预测性和可重复性。过渡时间对试验结果的影响还有待进一步研究。因此,尽可能多地监测和记录随时间变化而变化的过渡时间是很重要的:

室温条件的变化

手动程序的更改

所用仪器的类型

试验箱的负载

盐雾沉降均匀性

在传统的盐雾测试中,通常通过在腔内不同位置收集盐雾来检查雾的均匀性。与B117不同,CCT盐雾沉降速率测试不能在测试操作过程中进行。这是因为绝大多数CCT暴露规定相对较短的盐雾循环时间。因此,为了测量CCT测试装置中盐雾沉积的均匀性,我们必须在长达16小时的连续喷雾周期内收集盐雾沉积。关于收集盐雾沉积的详细说明,参见方法B117。

Q-FOG CCT盐雾腐蚀试验箱测试过程

测试中断

当测试必须中断时,将样品置于尽可能无腐蚀性的环境中。记录所有的中断和样品的处理。

报告

除了常规盐雾试验需要记录的所有试验条件外,CCT盐雾试验报告还应包括:

  • 全自动盐雾室的切换时间

  • 盐雾室负载条件(如样品数量)

  • 实验室人工测试时控制温度和相对湿度的平均值以及这些参数的每日波动

自动化CCT盐雾测试的优点

循环腐蚀测试最初是一种人工操作的劳动密集型测试方法。现在,有了自动化多功能盐雾室,可以在一个室中进行所有的CCT测试。以下是它的一些优点:

  • 无需手动将测试样品从一个腔室移动到另一个腔室

  • 不需要费力地喷洒试验样品

  • 减少移动样品引起的测量结果的变化

  • 更准确的预测过渡时间

常用的循环腐蚀试验方法

以下是一些常用的测试方法。以下试验条件是对各种标准、试验方法和操作的简要说明。如需了解更详细的信息,请参考相关标准。盐雾腐蚀测试方法有很多,各有优缺点。一些研究人员认为盐雾条件优于浸泡条件。有些人选择特殊的电解质来模拟酸雨。然而,大多数选择使用自动盐雾室。不同的暴露温度、持续时间和暴露顺序的设置仍然存在争议,因此对周期时间修正和腐蚀解决方案改进的研究无疑将继续下去。然而,对于大多数材料来说,循环腐蚀试验结果比传统的盐雾腐蚀试验结果更加真实,这是大多数人的共识。

涉及测试:循环盐雾试验

 

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