大約從1914 年開始鹽霧噴淋方法首次用于測(cè)試材料的耐腐蝕性能。1939 年，中性鹽霧噴淋測(cè)試被寫入?ASTM B117 標(biāo)準(zhǔn)。這種傳統(tǒng)的鹽霧標(biāo)準(zhǔn)要求樣品，在35℃條件下連續(xù)暴露在濃度為?5% 的鹽霧中。雖然?ASTM B117 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)在?80 年的應(yīng)用過(guò)程中有過(guò)多次修正和改進(jìn)，但是人們長(zhǎng)久以來(lái)都認(rèn)為鹽霧噴淋法的測(cè)試結(jié)果與樣品戶外暴露實(shí)際的腐蝕效果相關(guān)性不好。即便如此,目前?ASTM B117 仍然是鹽霧腐蝕測(cè)試的主要標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于涂層、軍用元件和電子元件的耐腐蝕性測(cè)試。

隨著人們對(duì)材料防腐要求的提高,工程師及科研人員不斷地嘗試開發(fā)能更準(zhǔn)確模擬戶外腐蝕效果的測(cè)試程序。二十世紀(jì)六十年代和七十年代，英國(guó)的?Harrison 和?Timmons 2,3 開發(fā)了 Prohesion 測(cè)試，特別適用于工業(yè)防護(hù)涂料的腐蝕性測(cè)試。近幾年來(lái)，SAE 和?AISI 已經(jīng)開始研究開發(fā)汽車循環(huán)腐蝕性測(cè)試。目前結(jié)果令人滿意，并發(fā)表了一些文章，日本研究人員也已經(jīng)開發(fā)出許多循環(huán)腐蝕性測(cè)試方法

什么是循環(huán)腐蝕測(cè)試?

循環(huán)腐蝕測(cè)試是一種比傳統(tǒng)恒態(tài)的暴露更真實(shí)的鹽霧噴淋測(cè)試。因?yàn)閷?shí)際戶外暴露通常包含干濕兩種環(huán)境，模擬這些自然的、周期性條件，實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試才有意義。研究表明，經(jīng)過(guò)循環(huán)腐蝕測(cè)試后，樣品的相對(duì)腐蝕率、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和戶外的腐蝕結(jié)果很相似。因此，循環(huán)腐蝕測(cè)試比傳統(tǒng)鹽霧噴淋法，更接近真實(shí)的戶外暴露。它們能有效地評(píng)價(jià)很多腐蝕機(jī)制，如一般腐蝕，電化腐蝕和縫隙腐蝕等。

循環(huán)腐蝕測(cè)試的目的是再現(xiàn)戶外腐蝕環(huán)境的腐蝕類型。CCT 測(cè)試把樣品暴露于一系列不同條件的循環(huán)環(huán)境中。?簡(jiǎn)單的暴露循環(huán)，如?Prohesion 測(cè)試，是把樣品暴露在由鹽霧和干燥條件組成的循環(huán)中。更復(fù)雜的汽車測(cè)試方法除了要求鹽霧及干燥循環(huán)外，還要求浸泡、潮濕和冷凝等循環(huán)。最初這些測(cè)試循環(huán)是通過(guò)人工操作來(lái)完成的，實(shí)驗(yàn)室操作人員把樣品從鹽霧噴淋箱移到潮濕試驗(yàn)箱，再移到干燥裝置等。最近，微處理器控制的測(cè)試箱可以自動(dòng)完成這些測(cè)試步驟，減少了試驗(yàn)的不確定性。

暴露條件

循環(huán)腐蝕性測(cè)試中應(yīng)用到下述條件中的一種或全部:

室溫條件:

在CCT 測(cè)試中，室溫環(huán)境是指實(shí)驗(yàn)室室溫條件。室溫條件通?？梢苑浅＞徛馗淖儨y(cè)試樣品的性能。例如，鹽霧噴淋后的樣品在室溫條件中放置兩小時(shí)。樣品實(shí)際上在特定溫度和濕度條件下經(jīng)歷一個(gè)緩慢的干燥過(guò)程。

一般而言，"室溫條件"中沒(méi)有腐蝕性蒸汽和氣體。幾乎沒(méi)有氣體流動(dòng)，溫度通常是?25±5℃，相對(duì)濕度為?50% 或更低，每次測(cè)試時(shí)應(yīng)監(jiān)控并記錄實(shí)驗(yàn)室條件。

箱內(nèi)條件 :

非室溫條件通常指測(cè)試箱內(nèi)暴露條件。在不同的非室溫條件之間的轉(zhuǎn)換，可以通過(guò)人工把測(cè)試樣品從一個(gè)試驗(yàn)箱移動(dòng)到另外一個(gè)試驗(yàn)箱，或在全自動(dòng)的試驗(yàn)箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)由一個(gè)條件到另一條件的循環(huán)。

每次試驗(yàn)需監(jiān)控溫度和相對(duì)濕度。如果可能,?應(yīng)該采用自動(dòng)控制系統(tǒng)。溫度偏差應(yīng)該精確到?±3℃或更小。

鹽霧(噴淋)條件 :

鹽霧條件可在?B117 類型的測(cè)試箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)，或在實(shí)驗(yàn)室條件下人工操作。噴嘴可噴出霧狀鹽溶液。一般來(lái)說(shuō)，除?NaCl(氯化鈉)外，也可使用含其他化學(xué)品的電解液來(lái)模擬酸雨或其它工業(yè)腐蝕。圖1表示的是鹽霧條件。

潮濕條件 :

CCT 測(cè)試程序通常要求高濕度條件。相對(duì)濕度要求為?95-100%。ASTM D2247 11 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中有這一要求。有時(shí)候也可通過(guò)選用?B117 試驗(yàn)箱來(lái)噴淋純水霧來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖?2 顯示?Q-Fog 處于潮濕條件。

干燥條件:

干燥條件可在一間開放式實(shí)驗(yàn)室中或在一個(gè)試驗(yàn)箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)。空間內(nèi)空氣充分流通，這樣可避免分層且可干燥樣品。"干燥"的定義比較復(fù)雜，人們對(duì)指的是樣品的表面干燥還是徹底干燥還存有爭(zhēng)議。隨著產(chǎn)品腐蝕的滲透，樣品徹底干燥所需的時(shí)間可能會(huì)增加。圖3顯示?Q-Fog 處于干燥條件。

浸泡腐蝕條件:

這種條件通常包含特定濃度的電解液，一般情況下濃度為5%，pH 值在4到8，溫度通常也是特定的。使用過(guò)程中，溶液可能被污染，應(yīng)定期更換溶液。

浸水條件:

? 必須使用蒸餾水或去離子水。關(guān)于水質(zhì)的要求可參考ASTM D1193 12 標(biāo)準(zhǔn)。浸泡用的容器應(yīng)由塑料或其它惰性材料制成。浸泡液的pH值在6到8之間，溫度為24±3℃，電導(dǎo) 率 在 25℃ 時(shí) 應(yīng) 小 于 50mohm/cm。

CCT 鹽霧箱測(cè)試指南

因?yàn)镃CT 測(cè)試通常比較復(fù)雜，且需要多步循環(huán)暴露，容易使人混淆。下述的測(cè)試指南可以幫助操作者了解?CCT 暴露測(cè)試條件可能帶來(lái)各個(gè)步驟之間的差異，并幫助不同實(shí)驗(yàn)室之間就測(cè)試結(jié)果達(dá)成共識(shí)。

使用參照樣品

如果可能，參照樣品(測(cè)試過(guò)，已知性能的樣品)應(yīng)和被測(cè)樣品同步進(jìn)行測(cè)試，如有可能較好使用多種參照樣品。參照樣品有助于評(píng)判被測(cè)樣品的測(cè)試性能。參照樣品的使用可以幫助將重復(fù)測(cè)試的測(cè)試條件的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，也能對(duì)不同的重復(fù)測(cè)試的結(jié)果比較進(jìn)行指導(dǎo)。

測(cè)試樣品的制備

常見(jiàn)的做法是在進(jìn)行?CCT 測(cè)試之前，在有涂層的樣品上劃線。這樣可以破壞涂層，以加速腐蝕進(jìn)程。當(dāng)使用石擊儀時(shí)，建議按?ASTM D3170標(biāo)準(zhǔn)操作。

越來(lái)越多的證據(jù)表明，劃痕深度的不同會(huì)嚴(yán)重影響?CCT 鹽霧測(cè)試結(jié)果。這對(duì)鍍鋅底材的影響最大。大多數(shù)情形下，劃痕應(yīng)該深入到金屬底材。因?yàn)閯澓鄣膸缀涡螤钜矔?huì)影響結(jié)果，必須記錄所使用的劃線工具?？墒褂蔑@微鏡來(lái)觀察劃痕損害，ASTM D1654 標(biāo)準(zhǔn)中有劃痕方法的描述。

暴露實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

除了B117 中提到的注意事項(xiàng)外, CCT 暴露的多種測(cè)試條件給試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性和再現(xiàn)性帶來(lái)更多的潛在問(wèn)題。

試驗(yàn)箱負(fù)荷 :

滿負(fù)荷的試驗(yàn)箱通常比輕負(fù)荷的試驗(yàn)箱，需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)變。為了保證測(cè)試時(shí)空氣流通，試驗(yàn)箱的負(fù)荷應(yīng)均勻。

轉(zhuǎn)換(斜坡)?時(shí)間:

無(wú)論是人工操作還是全自動(dòng)的試驗(yàn)箱，轉(zhuǎn)換時(shí)間都是一個(gè)影響測(cè)試結(jié)果的因素。人工操作時(shí), 轉(zhuǎn)換時(shí)間是指把樣品從一個(gè)環(huán)境或暴露條件轉(zhuǎn)移到另一個(gè)環(huán)境或暴露條件所需的時(shí)間。全自動(dòng)試驗(yàn)箱中,?轉(zhuǎn)換時(shí)間是指設(shè)備改變箱內(nèi)暴露條件所需的時(shí)間。自動(dòng)比人工暴露給出更多可預(yù)測(cè)且可重復(fù)的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)換時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響仍然需要進(jìn)一步研究。因此，盡可能地監(jiān)控并記錄轉(zhuǎn)換時(shí)間，轉(zhuǎn)換時(shí)間會(huì)隨著以下情況的改變而改變：

室溫條件的變化

人工操作程序的變化

使用的儀器類型

試驗(yàn)箱的負(fù)荷

鹽霧沉降及均勻性 :

在傳統(tǒng)的鹽霧噴淋測(cè)試中，噴霧的均勻性通常通過(guò)在箱內(nèi)不同位置收集鹽霧來(lái)檢測(cè)。不同于 B117，CCT 鹽霧沉降率的檢測(cè)不能在測(cè)試操作過(guò)程中完成。這是因?yàn)榻^大多數(shù)的?CCT 暴露規(guī)定鹽霧循環(huán)時(shí)間相對(duì)較短。因此，為了測(cè)得在一個(gè)CCT 試驗(yàn)裝置里鹽霧沉降量的均勻性,我們必需收集在連續(xù)噴霧達(dá)?16 個(gè)小時(shí)的鹽霧沉降量。查看?B117 的方法可獲得關(guān)于收集鹽霧沉降量的詳細(xì)說(shuō)明。

測(cè)試中斷:

當(dāng)測(cè)試必須中斷時(shí),被測(cè)樣品盡可能置于不被腐蝕的條件中。記錄所有的中斷情況及樣板的處理情況。

報(bào)告

除了傳統(tǒng)鹽霧測(cè)試所要求的所有需要記錄的測(cè)試條件外，CCT 鹽霧測(cè)試報(bào)告還應(yīng)該包括：

? 全自動(dòng)鹽霧箱的轉(zhuǎn)換時(shí)間

? 鹽霧箱的負(fù)荷情況(例如，樣品數(shù)量)

? 人工測(cè)試時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的受控溫度、相對(duì)濕度的平均值以及這些參數(shù)每天的波動(dòng)情況。

自動(dòng) CCT 鹽霧測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)

循環(huán)腐蝕性測(cè)試一開始是勞動(dòng)密集型人工操作測(cè)試方法?，F(xiàn)在，自動(dòng)化多功能鹽霧箱已問(wèn)世而且它可以在一個(gè)試驗(yàn)箱內(nèi)完成所有的?CCT 測(cè)試。以下是它的一些優(yōu)點(diǎn)：

? 不用人工把測(cè)試樣品從一個(gè)試驗(yàn)箱移到另一個(gè)試驗(yàn)箱

? 不用費(fèi)力地對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行噴霧

? 減小因?qū)悠钒釀?dòng)而引起的測(cè)量結(jié)果變化

? 可更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)變時(shí)間

Q-fog CCT循環(huán)鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱

常用循環(huán)腐蝕性測(cè)試方法

下列所述是部分常用的測(cè)試方法。以下測(cè)試條件是對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試方法和操作的簡(jiǎn)述。如欲獲得更詳細(xì)的資料，請(qǐng)參閱相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。其它的測(cè)試循環(huán)可能更符合您的要求，SAE J1563 作為循環(huán)測(cè)試指導(dǎo)的來(lái)源是很有用的。

目前，有很多鹽霧腐蝕性測(cè)試方法可供選擇，每種方法各有利弊。有些研究人員認(rèn)為鹽霧條件優(yōu)于浸泡條件。有些則選用特殊電解液來(lái)模擬酸雨。但多數(shù)選用的是自動(dòng)化鹽霧箱。對(duì)不同的暴露溫度、持續(xù)時(shí)間和暴露順序的設(shè)定仍有爭(zhēng)論，所以對(duì)循環(huán)時(shí)間的修正和腐蝕溶液改進(jìn)的研究將毫無(wú)疑問(wèn)地繼續(xù)進(jìn)行下去。但是，對(duì)于大多數(shù)材料來(lái)講，循環(huán)腐蝕性測(cè)試結(jié)果比傳統(tǒng)的鹽霧噴淋更真實(shí)，這是大多數(shù)人的共識(shí)。