加速腐蝕試驗(yàn)是用于測(cè)試涂層耐腐蝕性的一個(gè)很好的方法。在加速腐蝕試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室暴露條件與實(shí)際環(huán)境越接近，所得的耐腐蝕性數(shù)據(jù)越有用。傳統(tǒng)的、應(yīng)用最廣泛的加速腐蝕方法是鹽霧法，即在35℃ 下連續(xù)噴鹽霧，鹽溶液濃度為5%。1914年，該試驗(yàn)方法(ASTM B 117—2011)首次應(yīng)用于腐蝕試驗(yàn)。即使長(zhǎng)期以來(lái)人們都知道傳統(tǒng)的鹽霧法不能最大程度地模擬實(shí)際使用環(huán)境，然而在很多材料規(guī)范中，它都被列為必備的試驗(yàn)方法。

20世紀(jì)60年代初，工程師和科學(xué)家們就嘗試創(chuàng)立循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法，以便更準(zhǔn)確地預(yù)估出材料的耐腐蝕性。相比傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)暴露方法，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)更具有現(xiàn)實(shí)意義。研究表明：采用循環(huán)腐蝕試驗(yàn)(包括潮濕和干燥兩種條件)，材料的相對(duì)腐蝕率、結(jié)構(gòu)和形態(tài)與實(shí)際暴露環(huán)境更接近。因此，相比傳統(tǒng)的鹽霧試驗(yàn)，循環(huán)腐蝕試驗(yàn)通常與實(shí)際環(huán)境具有更好的相關(guān)性。

目前已開發(fā)出多種不同的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法：簡(jiǎn)單循環(huán)腐蝕試驗(yàn)法，如Prohesion循環(huán)，包括鹽霧和干燥條件之間的循環(huán)，該方法尤其適用于測(cè)定工業(yè)防護(hù)涂層;更精密的方法則需要采用包含多個(gè)步驟的循環(huán)，除鹽霧和干燥循環(huán)外，還包括靜置、潮濕、飽和濕度或其它條件循環(huán)。這些試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室條件。綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法是循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法的一種，由Sherwin Williams公司的研究人員于20世紀(jì)80年代開發(fā)成功，被視為檢驗(yàn)工業(yè)防護(hù)涂層實(shí)用性的最有效試驗(yàn)方法。

1綜合老化腐蝕試驗(yàn)

Sherwin williams公司的研究人員通過(guò)Prohesion 試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，Prohesion方法無(wú)法區(qū)分以下三種涂層體系的耐腐蝕性[醇酸(鉻酸鋅防銹劑)一醇酸外涂層;丙烯酸乳膠(偏硼酸鋇防銹劑)一丙烯酸乳膠外涂層;環(huán)氧聚酰胺(磷酸鋅防銹劑)一環(huán)氧聚酰胺外涂層。

理論上，因涂層受紫外光曝曬發(fā)生老化時(shí)，會(huì)相應(yīng)降低其耐腐蝕性，因此需要開發(fā)出新的綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法。此新的試驗(yàn)方法綜合了Prohesion (ASTM G 85—1998)和QUV紫外光曝曬(ASTM G 154—2006)兩種試驗(yàn)方法。

在進(jìn)行了新的綜合老化腐蝕循環(huán)試驗(yàn)后，上述三種涂層體系的耐腐蝕性排序與實(shí)際使用環(huán)境的排序保持一致(見表1)，并發(fā)現(xiàn)，相比僅使用Prohesion 方法或傳統(tǒng)鹽霧方法，綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法的總腐蝕程度和形態(tài)與戶外情況更接近。

Sherwin Williams公司的研究員Brian Skerry總結(jié)認(rèn)為：綜合老化腐蝕試驗(yàn)的耐腐蝕性排序結(jié)果與戶外的排序結(jié)果最為接近，但也不難推斷出，曝曬溫度、試驗(yàn)時(shí)間和循環(huán)順序較好與最終的應(yīng)用環(huán)境相同。

2綜合老化腐蝕試驗(yàn)循環(huán)的試驗(yàn)條件

綜合老化腐蝕試驗(yàn)循環(huán)(約2 000 h)包括一周的 Prohesion試驗(yàn)和一周的Quv(紫外光)加速老化試驗(yàn)交替進(jìn)行，其試驗(yàn)條件如表2所示。

試驗(yàn)表明：綜合老化腐蝕試驗(yàn)循環(huán)可對(duì)水性涂層的性能進(jìn)行有效等級(jí)評(píng)估。該方法于20世紀(jì)90年代中期被ISO 1 1997—1&2--2005和ASTM D 5894— 2005標(biāo)準(zhǔn)采用。

3綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法的驗(yàn)證

克利夫蘭涂層學(xué)會(huì)(CCS)、鋼結(jié)構(gòu)油漆委員會(huì) (SSPC)和幾家制造商已對(duì)綜合老化腐蝕試驗(yàn)進(jìn)行了深入研究。研究表明：相比其它加速腐蝕試驗(yàn)，綜合老化試驗(yàn)方法可更真實(shí)地模擬表面腐蝕形貌、腐蝕產(chǎn)物形成和涂層性能差異。采用綜合老化腐蝕試驗(yàn)法得出的試驗(yàn)結(jié)果與戶外評(píng)估結(jié)果更接近(見表3)。

鋼結(jié)構(gòu)油漆委員會(huì)(SSPC)對(duì)15個(gè)不同涂層體 系，包括醇酸、丙烯酸、環(huán)氧和聚氨酯體系進(jìn)行了試驗(yàn)。分別比較了綜合老化腐蝕試驗(yàn)、傳統(tǒng)鹽霧試驗(yàn)、采用5%氯化鈉溶液的循環(huán)鹽霧試驗(yàn)、Prohesion試驗(yàn)和循環(huán)鹽霧與紫外光曝曬綜合試驗(yàn)五種實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)結(jié)果與戶外31個(gè)月的腐蝕結(jié)果的相關(guān)性。 SSPC研究表明：綜合老化腐蝕試驗(yàn)對(duì)戶外海洋暴露腐蝕的模擬效果較好。

克利夫蘭涂料技術(shù)學(xué)會(huì)(CSCT)研究了多個(gè)實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)方法與嚴(yán)酷戶外應(yīng)用環(huán)境的相關(guān)性。研究的加速腐蝕試驗(yàn)包括鹽霧(ASTM B 117— 2011)、潮濕一干燥循環(huán)(5%氧化鈉溶液)、Prohesion 試驗(yàn)和綜合老化腐蝕試驗(yàn)。戶外試驗(yàn)場(chǎng)包括美國(guó)新澤西州、北卡羅萊納州海岸、佛羅里達(dá)州、加利福尼亞內(nèi)陸、加利福尼亞海岸、俄亥俄州、密蘇里州及俄勒岡州。試樣是以冷軋鋼板為底材的9種涂層。評(píng)估方法采用ASTM方法，評(píng)估漏電、生銹、起泡、絲狀腐蝕和鏡面光澤等項(xiàng)目;采用Spearman相關(guān)系數(shù)來(lái)比較實(shí)驗(yàn)室結(jié)果與戶外結(jié)果。比較起泡和表面生銹程度時(shí)，CSCT發(fā)現(xiàn)ASTM B 117—2011鹽霧法與戶外環(huán)境相關(guān)性不大;采用5%氯化鈉溶液的潮濕一干燥試驗(yàn)法比ASTM B 117—2011鹽霧法的相關(guān)性稍好;綜合老化腐蝕試驗(yàn)與大多數(shù)戶外試驗(yàn)場(chǎng)的相關(guān)性較好E. 。

美國(guó)國(guó)家公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)(AASHTO)進(jìn)行15個(gè)綜合老化腐蝕試驗(yàn)循環(huán)，對(duì)專用于鋼鐵表面(如橋梁)的富鋅底漆涂層體系進(jìn)行評(píng)估。如Corbett所說(shuō)： “ASTM B 117—201 1鹽霧法是腐蝕試驗(yàn)公認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但有些人認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)已過(guò)時(shí)，而傾向于采用 ASTM D 5894--2005標(biāo)準(zhǔn)(包括腐蝕試驗(yàn)和紫外光曝曬)，其與實(shí)際環(huán)境條件更接近”。

4綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法的改進(jìn)

對(duì)于大氣腐蝕的模擬，ASTM D 5894--2005被公認(rèn)為是對(duì)傳統(tǒng)鹽霧試驗(yàn)(ASTM B 1 17—2011)的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。然而很難用一種試驗(yàn)方法充分模擬在復(fù)雜環(huán)境中(如內(nèi)陸煉油廠)所用涂層的耐腐蝕性能E 9|。多年來(lái)，許多研究人員對(duì)綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法進(jìn)行了改進(jìn)，以適用于特定材料或應(yīng)用領(lǐng)域，以下為幾 個(gè)相關(guān)實(shí)例：

實(shí)例1：荒漠工業(yè)環(huán)境是非常特殊的一種情況。實(shí)踐表明，在科威特等工業(yè)區(qū)的條件下，涂層老化似乎比在西方國(guó)家更迅速。在對(duì)11個(gè)工業(yè)涂層體系的研究中，將來(lái)自科威特工業(yè)區(qū)的5個(gè)區(qū)域的兩年半的數(shù)據(jù)及相關(guān)涂層性能與主要工業(yè)環(huán)境條件進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)包括了對(duì)早期綜合老化腐蝕試驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，即采用了不同的循環(huán)和試驗(yàn)方案，以便更好地模擬科威特的工業(yè)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)綜合采用5%氯化鈉溶液和3 000 mg/kg硫酸溶液進(jìn)行100 h的鹽霧試驗(yàn)，然后室溫下干燥16 h，再在Quv中600c下紫外光照12 h，40℃下冷凝12 h。研究人員發(fā)現(xiàn)該循環(huán)試驗(yàn)可提供與科威特工業(yè)區(qū)環(huán)境相關(guān)性極好的條件。

實(shí)例2：國(guó)際集裝箱出租商協(xié)會(huì)(IICL)針對(duì)集裝箱涂層已采用改進(jìn)的綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，針對(duì)集裝箱需要在海上運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，延長(zhǎng)了腐蝕的潮濕時(shí)間(試驗(yàn)規(guī)定在30℃下噴霧4 h，在40℃ 下干燥2 h)。

實(shí)例3：美國(guó)聯(lián)邦公路管理局發(fā)現(xiàn)ASTM D 5894— 2005標(biāo)準(zhǔn)的“合理的試驗(yàn)方法”是針對(duì)較熱氣候的，從而開發(fā)了針對(duì)較冷氣候的包含凍/融循環(huán)的改進(jìn)暴露程序，其變更還包括了測(cè)試橋梁涂層的機(jī)械應(yīng)力和考慮了熱循環(huán)。低溫暴露后，進(jìn)行紫外光和冷凝循環(huán)，最后進(jìn)行鹽霧和干燥循環(huán)。該循環(huán)條件參見法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NFT 34—600—1997的附錄B。

實(shí)例4：Rohm&Haas公司對(duì)ASTM D 5894— 2005試驗(yàn)稍加修改，采用較低的冷凝和紫外光曝曬溫度。Rohm&Hass公司發(fā)現(xiàn)“該循環(huán)試驗(yàn)的結(jié)果與戶外暴露的結(jié)果更接近。

5結(jié)語(yǔ)

至今，工業(yè)專家仍一致認(rèn)為，綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法是測(cè)試易受光照影響發(fā)生老化的涂層耐腐蝕性的較好方法。該方法已經(jīng)過(guò)一系列的相關(guān)加速和戶外試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。

研究人員通過(guò)改進(jìn)ASTM和ISO中的方法，加入酸性溶液、進(jìn)行凍/融循環(huán)和其它調(diào)整，開發(fā)出與涂層的最終使用環(huán)境更接近的試驗(yàn)條件，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果 進(jìn)行了成功驗(yàn)證。

Sherwin Williams公司的Skerry對(duì)此進(jìn)行了較好的總結(jié)：“雖然強(qiáng)烈推薦綜合老化腐蝕試驗(yàn)方法，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法并不是萬(wàn)能的，其相關(guān)性的量化、試驗(yàn)循環(huán)條件以及試驗(yàn)因素優(yōu)化等方面，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。盡管如此，該方法仍是目前最可行的試驗(yàn)方法。它提供了多種可能性，使我們能針對(duì)特定用戶需求進(jìn)行個(gè)性化修改。