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一文全面了解鹽霧腐蝕試驗

點擊次數:819 發布時間:2021-06-04

   鹽霧腐蝕試驗可以模擬出大氣環境下的鹽霧腐蝕,并且加快整個腐蝕進度,在短時間內就可以得到試驗結果,在汽車行業發揮重要作用,可以測試產品的可靠性。

  最開始出現的鹽霧試驗類型為中性鹽霧試驗,腐蝕環境貼近中性,在此基礎上出現了各類試驗,例如ASS、CASS等,后續研發出了交變鹽霧試驗,可以循環濕熱、鹽霧和干燥等階段,實現對各種環境的交替轉換,可以有效測試產品性能,現階段已經出現了多種鹽霧腐蝕試驗標準方法,適用于測試不同的汽車部件。
  1.鹽霧試驗
  1.1鹽霧腐蝕
  鹽霧是常見是一種常見的大氣腐蝕,存在自然環境中,腐蝕破壞性相對較強。鹽霧中含有大量的氯離子,會直接穿透金屬材料的表面,氧化及防護層都無法阻隔氯離子,在穿越材料表面以后,就會與金屬發生電化學反應,對材料造成巨大的破壞,表面腐蝕的同時還會改變原有性能,長時間腐蝕后還會通過空隙及裂縫投入產品內部,進一步腐蝕。
  1.2鹽霧試驗
  鹽霧腐蝕對于金屬材料的破壞較大,為了減少鹽霧腐蝕,可以開展鹽霧試驗,通過實驗室模擬出大氣鹽霧腐蝕的狀態,較天然環境相比較,實驗室模擬的鹽霧腐蝕更強烈,氯化物濃度可以達到大氣環境的幾倍到幾十倍,這樣可以快速在實驗室顯現出現金屬材料的腐蝕情況。在實驗室24小時就可以模擬出天然環境1年的腐蝕情況,這樣可以大幅度縮短實驗時間,并且模擬實驗結果較為準確,在鹽霧試驗過程中,會在實驗室配備大量專業的模擬設備,實現對鹽霧環境條件的監測,屬于環境試驗的一種。
  2.鹽霧試驗的種類
  2.1中性鹽霧試驗
  現階段,最為常用的試驗方法就是中性鹽霧試驗,也是出現最早的試驗方法。在中性鹽霧試驗過程中,要連續提供鹽霧,溫度在35℃左右,濕度在95%以上,采用氯化鈉鹽水(5%的濃度)制作1~2mL/(h·80cm2)的沉降量,將鹽霧沉降到被測物體表面,然后根據實際需求確定試驗時間,確定腐蝕情況。
  2.2醋酸鹽霧試驗
  在中性鹽霧試驗的基礎上,開發出來醋酸鹽霧試驗,試驗條件與中性鹽霧試驗基本一致,但是還要摻入一定量的冰醋酸,可以達到調節pH值的作用,迅速將實驗室pH調節為酸性(pH值大概在3左右),這樣鹽霧的性質發生改變,被測物件處于酸性鹽霧環境中,腐蝕速度加快,可以達到中性鹽霧試驗速度的3倍。
  2.3銅加速醋酸鹽霧試驗
  近些年我國經濟飛速發展,同時也帶動工業發展,鹽霧試驗的腐蝕速度也需不斷加快,所以更多的產品測驗采取銅加速醋酸鹽霧試驗,將試驗溫度提高至50℃,在原來氯化鈉溶液中添加少量氯化銅,可以大幅度增加腐蝕程度。同時pH值一般設定在3.1~3.3,腐蝕程度超過醋酸鹽霧試驗,腐蝕速度可以達到中性鹽霧試驗的8倍左右。
  2.4交變鹽霧試驗
  交變鹽霧試驗屬于綜合性的試驗,將不同測試條件綜合運用,在實驗室組合循環,這樣可以讓模擬環境更加貼近現實生活,被測部件處于潮態環境,不僅腐蝕表面,還會對產品內部產生一定的腐蝕,在交變鹽霧試驗過程中,會交替轉換兩種環境,一種為鹽霧環境,另一種為濕熱環境,在模擬試驗結束以后,可以檢測電性能及力學性能,主要用于測試空腔型整機產品。
  3.循環腐蝕鹽霧試驗特點
  3.1加速性
  循環腐蝕鹽霧試驗的加速性主要體現在3個方面:
  1)鹽霧持續噴射,保證表面腐蝕持續進行。在循環鹽霧腐蝕過程中,會將定量的鹽霧噴射出去,被測件會出現一系列的變化,包括生銹、氣泡等,而鹽霧在這個過程中持續供應,可以持續腐蝕被測件。
  2)濕熱階段鹽霧積累會擴散到被測件內部。在被測件進入到濕熱階段以后,雖然沒有向表面噴射鹽霧,但是原來積累的鹽霧還會附著在被測件物體表面,在濕熱環境下向內部滲透,深度腐蝕被測件。
  3)干燥階段加快表面腐蝕速率。在被測件進入到干燥階段以后,相對濕度會逐漸性降低,這就增加鹽溶液濃度,腐蝕性更強,加快對被測件的腐蝕。
  在循環腐蝕鹽霧試驗過程中,被測件始終處于循環交替的狀態,傳統鹽霧試驗方法過于簡單,僅僅在被測件的表面出現嚴重腐蝕,雖然會滲透到內部,但是腐蝕模擬會偏離實際情況,而循環交替腐蝕將干燥、濕熱及鹽霧3個狀態循環交替,模擬的環境更加貼近真實,加快測試速度,同時讓試驗結果更加準確真實。
  3.2復雜性
  循環鹽霧實驗模擬出的環境更加貼近大氣環境,并且循環組成較多,可以結合實際測試需求合理選擇,盡可能貼近使用環境,試驗的復雜性更高。由于循環鹽霧腐蝕需要切換多個循環組合,為此需要安排專門的操作人員,近些年,隨著科技水平不斷提升,已經可以利用單個試驗箱完成所有的試驗任務,但是目前國產試驗箱無法支持所有試驗,一些進口產品能夠完成。
  4.汽車材料用循環鹽霧標準方法
  循環鹽霧試驗最早應用在汽車行業,可以有效評價產品的可靠性,主要有以下3種循環鹽霧標準方法。
  4.1CCT循環
  該方法主要以中性鹽霧方法作為基礎,增加干燥、濕熱2個環節,后續經過多次優化改進,已經發展到CCTIV,也是目前受到行業認可的使用方法,主要用于測試汽車鋼板及零部件。濕熱條件為60℃及95%,持續75min,干燥溫度濕度為60℃及30%以下,持續160min,再次經歷濕熱階段。
  4.2GMW14872
  該方法最早應用在美國,采取疊加環境組合,環境溫度為25℃及45%相對濕度,持續8小時后進入濕熱階段,接下來進入干燥環節,該方法可以根據實際環境加入鹽霧,同時還可以加入機械沖擊、砂礫等因素,選用該方法時可以結合汽車測試部件選擇循環次數。
  4.3SAEJ2334
  該方法為國際發布的標準方法,溫度為25℃,相對濕度為45%,持續8小時進入到濕熱階段,溫度提升至50℃,濕度達到100%,持續6小時進入到鹽霧階段,最后為干燥環節。該方法干燥時間較長,一般用于測試汽車涂裝類產品。
  4.4PV1210
  該方法主要用于德國,應用相對廣泛,地接鹽霧、濕熱及存儲環境,首先保持中性鹽霧狀態,持續4小時后進入環境溫度,最后為濕熱階段,該方法取消了干燥階段,用于測試涂層車身、薄板及結構組件。
  5.在汽車工業中的單項與綜合鹽霧、腐蝕試驗
  隨著科技水平的提升,人們對汽車產品提出更高的要求,無論在設計、研發等階段,都要加強對檢驗手段的合理運用,設計階段關注產品功能的同時,還要關注使用壽命,但是日常環境無法短時間觀察產品性能,需要較長的觀察時間,這就需要運用鹽霧腐蝕試驗,特別是汽車產品大部分時間都暴露在空氣中,難免出現鹽霧腐蝕。
  5.1單項試驗
  現階段,我國汽車工業主要采用單項試驗,其中比較關鍵的試驗項目包括冷凝試驗、鹽霧試驗等。冷凝實驗雖然操作簡單,但是無法保證結果的準確性,實際結果與試驗順序關聯較大。在長期潮濕和結露水分蒸發2種情況下,會得到完全不同的實驗結果,而鹽霧試驗會根據汽車部件改變腐蝕類型,所以單項試驗存在一個嚴重的問題,雖然可以大量重復同類試件,達到補償的目的,但是無法保證實驗室模擬環境與大氣環境的相關性。最開始德國某商協會就開始研究鹽霧試驗,主要研究方向是試驗環境與大氣環境的相關性,同時根據研究得到的結果制定了一系列的標準。例如,在測試汽車油漆工藝時,要選擇可以模擬汽車行進期間腐蝕狀態,重點觀察聯接處、邊緣處等位置。
  已有研究表明,實驗室鹽霧試驗效果符合測試要求,并且加快試驗模擬的進度,按照試驗標準測試時,可以大幅度縮短時間,例如在大氣環境測試汽車部件需要花費4~6星期時間,但是鹽霧試驗4~6個循環就可以完成測試。即使構件擁有多層結構,也可以很好地模擬出構件的腐蝕過程,單次循環可以達到大氣環境測試3周的效果。如果測試車身內腔點火器,以此循環相當于大氣環境下測試2周的效果,雖然單項測試效果較為不錯,但是仍然無法滿足汽車構件全部的測試要求,因此出現了綜合試驗、交變試驗等。
  5.2綜合試驗
  綜合試驗是在單項試驗的基礎上發展而來,增加了很多不同的模擬環境,主要為鹽霧階段、干燥階段及濕熱階段,不同組合階段可以交替循環,這樣可以讓實驗室環境更加貼近現實情況,同時還可以達到加快試驗速度的目的?,F階段,國際上已經出現大量標準的汽車材料用循環鹽霧標準方法,例如CCT循環、GMW14872、SAEJ2334、PV1210等,可以根據實際需求選擇。在確定循環試驗方法以后,還要注意考慮到汽車部件的測試要求,確定科學的試驗組合,才能達到預計的試驗效果。
  5.3試驗手段的難點及解決辦法
  在鹽霧試驗過程中,經常會遇到一些難點問題,主要包括以下兩個方面:
 ?。?)交變試驗的溫度及氣候控制問題
  為了更加貼近現實環境,鹽霧試驗還可以加入氣候因素,這就要求設備控制系統擁有對應的功能,國外產品基本上采用模塊式結構,配備直接溫度控制系統,這種系統的各方面性能較為優越,在循環時可以利用輔助熱交換介質緩沖,讓試驗箱始終保持穩定,溫度及濕度不會出現劇烈變化,這樣才能保證試驗的穩定性。除此之外,直接溫度控制系統優勢眾多,在接近濕度飽和的狀態中,也可以持續試驗。
 ?。?)恒定噴霧
  在鹽霧試驗期間,還會使用一種恒定噴霧,可以幫助鹽霧試驗再現環境狀態。但是現在已有的方法并不能直接解決恒定噴霧問題,例如空氣調節、鹽水供應源等,主要是因為鹽水是噴嘴霧化供應,在工作期間保持恒定的噴射量,關鍵使要考察真空度、液體水準儀等。為此,要想真實模擬出大氣環境,保證鹽霧腐蝕結果的準確性,就需要加強對高科技產品的研發,才能為鹽霧試驗提供更多的產品技術支持。
  6.結語
  鹽霧腐蝕試驗可以測試汽車部件多方面性能,真實還原出大氣鹽霧腐蝕環境,被廣泛運用到汽車測試工作?,F階段,主要采用循環腐蝕鹽霧試驗,可以交替轉換不同的腐蝕環境,提高測試的準確性,在鹽霧腐蝕過程中,要結合汽車部件選擇試驗方法,才能達到事半功倍的效果,同時要注意引進先進的試驗設備,才能讓試驗結果更加真實有效。

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