鹽霧試驗原理及應(yīng)用

1、1鹽霧試驗原理及應(yīng)用2內(nèi)容1.前言2.目的3.鹽霧腐蝕原理4.影響鹽霧試驗的外界因素5.鹽霧試驗的應(yīng)用31.前言 應(yīng)汽車行業(yè)抗化學(xué)性能測試要求，汽車經(jīng)常在惡劣環(huán)境之中運(yùn)行，日積月累會受到鹽霧的侵蝕，電子設(shè)備腐蝕后直接影響其電導(dǎo)，磁導(dǎo)，電感，電容，等參數(shù)的改變，導(dǎo)致無法正常工作。因此，如何提高產(chǎn)品抗鹽霧腐蝕能力，日益受到重視。42.目的1.讓更多人們了解鹽霧測試原理2.通過對鹽霧測試影響因素的分析，從而改進(jìn)及提高產(chǎn)品耐腐蝕性能。53.1什么是鹽霧試驗鹽霧試驗是-一種人工模擬大氣鹽霧環(huán)境的實(shí)驗,用于考核產(chǎn)品耐腐蝕能力的試驗技術(shù).3.鹽霧腐蝕原理63.2鹽霧腐蝕溶液的選擇鹽霧成份與海水相近，氯化鈉占

2、了很大比例，因而鹽霧試驗方法中大都是規(guī)定用氯化鈉來配制鹽霧溶液來模擬腐蝕情況的。01020304050607080百分比氯化鈉氯化鎂硫酸鎂硫酸鈣硫酸鉀碳酸鈣溴化鎂鹽份名稱海水中含鹽份比例組成73.3氯化鈉鹽霧腐蝕機(jī)理。氯化鈉是一種強(qiáng)的電介質(zhì)，極易吸潮，在水中完全電離，電解后成為氯離子和鈉離子，其電解方程為NaCl Na+Cl-鹽霧對金屬材料表面的腐蝕，是由于氯離子所造成的，它有強(qiáng)烈的穿透本領(lǐng)。很容易穿透金屬表面的氧化層和防護(hù)層與內(nèi)部金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，引起腐蝕。8 當(dāng)鹽霧沉降到金屬表面時，由于其含有水氣作用，首先形成一層鹽水膜將整個金屬表面罩住，這時，金屬面相當(dāng)于浸在含有氧的氯化鈉溶液中，金屬

3、的表面會構(gòu)成原電池的二個極，產(chǎn)生腐蝕。銅塊含氧空氣陰極區(qū)液面陽極區(qū)93.4案例一:把一塊銅(Cu)放在空氣中加熱,可使其表面生成一層氧化物層,再用工具將氧化層削去一塊,露出基體金屬銅,然后把樣品放在鹽霧環(huán)境中.這時,在銅的氧化層上形成陰極,而露出的金屬則形成陽極,基體金屬同時也做為導(dǎo)線,而鹽霧沉降在銅上所形成的鹽水膜相當(dāng)于電解溶液,完全符合電化學(xué)腐蝕所需具備腐蝕條件.如氧接近陰極表面,則有O2- + H2O 2(OH)-同時,陽極的銅進(jìn)入鹽水膜,按下列方程式形成銅離子Cu Cu 2 + + 2e10 陽極反應(yīng)放出的電子被陰極反應(yīng)所吸收,因鹽水膜中已存有鈉離子和氯離子,陰極產(chǎn)物是氫氧化鈉,陽極產(chǎn)

4、物是氯化銅,兩者都能大量溶入水中,因此腐蝕的以不斷進(jìn)行.陰極陽極銅銹氯化鈉溶液形成水膜氧化層銅在鹽霧中的腐蝕11 除了氧化物膜與金屬接觸可產(chǎn)生腐蝕外,還可能以其它方式產(chǎn)生腐蝕,如不同金屬電接觸,金屬表面的電化學(xué)不均勻等等. 不同金屬接觸,勢必會產(chǎn)生一個電位差,當(dāng)氯化鈉微粒與水份所形成的鹽霧做為電解溶液將這兩種不同金屬接連起來時,即形成了一個腐蝕電池.鍍鋅板的腐蝕過程: Zn Zn 2 + +2e 陽極反應(yīng)Fe 2 +2e Fe 陰極反應(yīng)3.5案例二:12 只要兩種金屬接觸而且電位差存在即會有一種金屬受到腐蝕，到底哪種金屬先腐蝕，要看其相對鹽霧的電位誰高，各常見金屬相對海水的電位見下表。（鹽霧與

5、海水成份相近）金屬名稱 電極電位(v)金屬名稱 電極電位(V)鎂-1.45不銹鋼-0.11鋅-0.8鉛-0.1鋁合金-0.74錫-0.25鋁合金-0.53鎳-0.12鎘-0.52銅-0.08碳鋼-0.5鈦0.1灰鑄鐵-0.25銀0.12常見金屬相對 海水的電極電位表133.6總結(jié):金屬在鹽霧中的腐蝕過程,我們不難看到,整個腐蝕過程是在電解溶液中產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕過程,由陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)兩部分組成.1.陽極反應(yīng)中,作為陽極的金屬表面的電子離開金屬進(jìn)入溶液,使陽極的金屬受到腐蝕. M-代表某一金屬M(fèi) M+ne2.陰極反應(yīng)中,是接收來自陽極的電子,有金屬還原或氫等元素的析出,氫析出:2H+2e H2

6、氧還原（酸性）O2+4H+ +4e 2H2O氧還原（堿性）O2+2H2O+4e 4OH-金屬離子還原Fe 3 +e Fe 2 +金屬沉淀 Cu 2 +2e Cu143.電解溶液起著聯(lián)系陽極和陰極的作用,可以說缺少了電解溶液,就無法產(chǎn)生陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng),金屬也不會由于電化學(xué)作用產(chǎn)生腐蝕了.154.影響鹽霧試驗的外界因素溫度沉降率濃度濕度PH值樣本放置角度溶液雜質(zhì)影響鹽霧測試因素16試驗溫度的升高,產(chǎn)品表面腐蝕速度加快.當(dāng)溫度升高時,產(chǎn)品表面液膜中的離子遷移加快,氧擴(kuò)散速度也大大加強(qiáng).溫度升高10,腐蝕速度將提高2-3倍.因其濕度較高,會使鹽霧在沉降過程中結(jié)結(jié)在產(chǎn)品表面,使腐蝕速度加快.4.1試

7、驗溫度的影響17溫度與腐蝕速度關(guān)系00.511.522.533540455055腐蝕速度184.2試驗濕度的影響 濕度的高低,決定著空氣中含水量的高低.濕度低,意味著空氣干燥,相對產(chǎn)品腐蝕速度就慢.而濕度高,則產(chǎn)品的腐蝕速度成倍提高.在相同的溫度條件下,腐蝕速度與相對濕度的增加成正比；在清潔的大氣下,金屬腐蝕與溫度，相對濕度關(guān)系可用下式表示： 大氣侵蝕度=(（H-65) /10) *1.045*TH-空氣相對濕度(%RH)T-空氣溫度()從這一關(guān)系中可看出,通常相對濕度65%RH,金屬就容易腐蝕,而且隨相對濕度的增加而加速.式中65%RH的相對濕度又稱為臨界濕度.19 4.3.1 鹽霧沉降率是

8、反映噴霧的密度和鹽霧的特性，鹽霧試驗的腐蝕 產(chǎn)生，除腐蝕介質(zhì)氯離子本身的作用外，還受金屬表面液膜中 氧的擴(kuò)散影響。 4.3.2 如果液膜是靜止的，當(dāng)溶液與金屬接觸，金屬會很快腐蝕，同 時液膜中的氧也很快將下降，使進(jìn)一步地腐蝕反應(yīng)減慢。 4.3.3 如果液膜不斷更新，則腐蝕會連續(xù)進(jìn)行。金屬表面液膜的更新 速度，隨鹽霧沉降率的增加而加快。4.3鹽霧沉降率的影響20鹽霧沉降率對腐蝕速度00.511.522.533.50.511.522.53沉降率速度21氯化鈉溶液濃度反映了溶液中氯化鈉的含量,20%的鹽溶液雖然導(dǎo)電性比低濃度鹽溶液要好,有利于加速腐蝕,但同時由于氧在20%鹽溶液中的溶解度較低,因而降

9、低了腐蝕作用.20%鹽溶液在試驗過程中容易在樣品表面或噴咀附近析出鹽粒,從而影響鹽霧試驗的進(jìn)行.4.4氯化鈉溶液濃度的影響22不同氯化鈉溶液濃度對銅的腐蝕051015202530244896120144168t(hrs)失重g20%30%234.5氯化鈉溶液PH值的影響 溶液的PH值反映了溶液的酸堿度，PH值越低，溶液呈現(xiàn)的酸性就越強(qiáng)。由于氫離子濃度的增加，極化作用增大，使金屬腐蝕加快。一般大氣鹽霧環(huán)境條件下其PH值在中性范圍6-7，因此中性鹽霧規(guī)定溶液PH值在6.5-7.2之間.24 在鹽霧試驗中,溫度/鹽溶液濃度是恒定的,金屬的腐蝕作用是根據(jù)鹽霧的沉降而不是霧的凝聚.在一定的角度范圍,樣品

10、角度的變化會嚴(yán)重影響水平面上的投影面積,使樣品表面的鹽霧沉降量出現(xiàn)變化.根據(jù)實(shí)驗表明,樣品與水平方向成60-75度角時，腐蝕量最大而且一致。4.6樣品放置角度的影響25樣本放置角度與腐蝕程度的關(guān)系0 20 30 40 50 60 70 75 80 82 83 85 87 90角度腐蝕程度26不同角度鹽霧腐蝕的情況與垂直夾角30o垂直90o274.7氯化鈉溶液中雜質(zhì)含量的影響 鹽霧腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕,溶液中雜質(zhì)的存在如含有碘,鉀,鈣等會無形中增加金屬間的電位差,使金屬的腐蝕速度受到影響,鹽霧試驗中對氯化鈉和水質(zhì)有嚴(yán)格規(guī)定.氯化鈉-分析純雜質(zhì)0.01%水質(zhì)-DI水或蒸餾水285.0鹽霧的應(yīng)用鹽霧的

11、應(yīng)用5.1鹽霧試驗的標(biāo)準(zhǔn)為減少外來因素對試驗的影響,各國制定有關(guān)的鹽霧測試標(biāo)準(zhǔn)測試標(biāo)準(zhǔn)濃度PH值 溫度沉降率噴霧方式 樣本角度 時間MIL-STD-202F 5+/-1%6.5-7.2 35+/-20.5-3/80cm2.h 連續(xù)60o-75o48/96hJIS C5028-75 5%6.5-7.2 35+/-20.5-3/80cm2.h 連續(xù)/24/48hGB2423.17-81 5+/-1%6.5-7.2 35+/-20.5-3/80cm2.h 連續(xù)/16h29覆蓋層種類接受標(biāo)準(zhǔn)鋅無白色或黑色腐蝕錫涂層表面不應(yīng)出現(xiàn)基體腐蝕銅不得露出基體金屬金鍍層外觀保持不變以上接受標(biāo)準(zhǔn)并不適合于化學(xué)沉積金

12、屬涂層5.2常見金屬涂層判定標(biāo)準(zhǔn)305.3綠油涂層腐蝕評級等級破壞程度一級輕微變色,無起泡,和脫落等現(xiàn)象二級明顯變色,表面起泡面積小于50%,局部小泡面積在4%以下,中泡面積在1%以下,銹點(diǎn)直徑在0.5mm以下,無脫落三級嚴(yán)重變色,表面起泡面積超過50%,小泡面積在5%以上,出現(xiàn)大泡面積在2%以上,出現(xiàn)脫落現(xiàn)象小泡:直徑在0.5mm以下中泡:直徑在0.5-1.0mm大泡:直徑在1.0mm以上315.4鹽霧試驗箱的構(gòu)造原理鹽霧試驗箱系統(tǒng)構(gòu)成示意圖空氣空氣空氣空氣壓縮機(jī)過濾調(diào)壓飽和鹽水補(bǔ)給噴霧裝置加熱工作室排氣電氣溫控控制器噴霧周期32 氣流噴射成霧是利用高壓氣體從氣體噴嘴噴出時的真空將水吸上來并引射出去,在高速的氣流作用下,水份會霧化形成霧態(tài),再使這一霧態(tài)的空氣流噴射到鹽霧擋板上,鹽霧就會漂出,而未霧化的水滴就會被擋在試驗區(qū)外.試試噴驗驗嘴區(qū)區(qū)噴霧示意圖335.3本公司產(chǎn)品測試結(jié)果金手指表面鹽霧測試前后對比測試前測試后沒有受到侵蝕34綠油表面鹽霧測試前后對比測試前測試后沒有受侵蝕35測試后測試前噴錫表面鹽霧測試前后對比沒有受侵蝕36測試前 測試后化學(xué)沉金表面鹽霧測試前后對比化學(xué)沉金面被侵蝕37嘗試增加金厚未能抵抗鹽霧的侵蝕38侵蝕出現(xiàn)在孔環(huán)和板