循環(huán)鹽霧標準方法

紀 紅，張文梅，樊志罡，馬通達（1. 國家有色金屬及電子材料分析測試中心，北京 100088； 2. 國標（北京）檢驗認證有限公司，北京 100088）

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循環(huán)鹽霧標準方法

紀 紅1,2，張文梅1,2，樊志罡1,2，馬通達1,2
（1. 國家有色金屬及電子材料分析測試中心，北京 100088； 2. 國標（北京）檢驗認證有限公司，北京 100088）

摘要：循環(huán)鹽霧試驗是近年來應用逐漸廣泛的一種試驗方法，較之傳統(tǒng)鹽霧試驗，其與真實環(huán)境有著更好的相關(guān)性。介紹了循環(huán)鹽霧試驗的常用標準方法，包括涂層材料用標準方法，金屬和合金用標準方法，電工電子產(chǎn)品用標準方法和汽車材料用標準方法等。并分析了每種方法的特點，同時指出了標準方法使用中的關(guān)注點。

關(guān)鍵詞：鹽霧試驗；環(huán)境試驗；循環(huán)鹽霧；標準方法

引言

鹽霧試驗是一種常見的環(huán)境試驗，屬加速腐蝕試驗，可以為材料和產(chǎn)品的耐鹽霧腐蝕性能評價提供參考，有著廣泛的應用[1，2]。隨著多年的發(fā)展，鹽霧試驗開始由單一的鹽霧噴射方式向循環(huán)鹽霧方向轉(zhuǎn)變。

循環(huán)鹽霧試驗是將鹽霧、干燥、濕熱和儲存等測試條件進行組合循環(huán)，模擬產(chǎn)品的實際應用環(huán)境，考察產(chǎn)品的腐蝕情況。與傳統(tǒng)的鹽霧試驗相比，循環(huán)鹽霧試驗可以模擬大氣環(huán)境中干濕交替的狀態(tài)，并加入鹽霧腐蝕氣氛，與真實使用環(huán)境更為接近，并可隨著循環(huán)組合的不同呈現(xiàn)出現(xiàn)多種測試環(huán)境[3，4]。通過干濕環(huán)境的交替，改變了傳統(tǒng)鹽霧持續(xù)噴射的狀態(tài)，使得腐蝕不但發(fā)生在表面，也會向試樣內(nèi)部滲透[5，6]，因而更能檢驗試樣的真實腐蝕狀態(tài)，也更為嚴格和快速。

1　涂層材料用循環(huán)鹽霧標準方法

涂層類材料可依據(jù)ISO 11997-1:2005[7]中規(guī)定的標準方法來進行循環(huán)鹽霧試驗，它包括如表1所示四種不同的循環(huán)方式。其特點是采用傳統(tǒng)中性鹽霧溶液（5 %NaCl溶液，PH6.8～7.2）作為鹽霧噴射液，在每個循環(huán)周期的鹽霧階段后，會至少含有一個干燥或周圍環(huán)境階段，即鹽霧階段后進行至少一次的干濕轉(zhuǎn)換。且在一個周期中，可以含有多個干燥階段，每個干燥階段可以選用不同的溫度進行。

方法A可用于汽車涂漆鋼板和零部件外涂層的測試，每個循環(huán)周期為8 h，推薦的試驗周期為30，60，90，180個循環(huán)。方法B主要用于車輛用熱固涂料的測試，每個循環(huán)周期為7 d，推薦的試驗周期為480 h。方法C則可用于水溶或乳膠漆類材料的測試,每個循環(huán)周期為48 h，推薦的試驗周期為1 000 h。方法D則可作為防腐涂層的一種通用性檢測方法,每個循環(huán)周期為6 h，推薦的試驗周期為28個循環(huán)。

2　金屬和合金用循環(huán)鹽霧標準方法

金屬和合金用循環(huán)鹽霧標準方法可依據(jù)GB/T 24195-2009[8]和GB/T 20854-2007[9]的規(guī)定進行，其具體循環(huán)周期見表2。GB/T 24195-2009與ISO 16151-2005中規(guī)定的方法相同，包括方法A和方法B兩種方法。方法A是采用5 %的酸性氯化鈉溶液作為鹽霧腐蝕液，每個循環(huán)周期為8 h。方法B是采用6 g/L酸性混合鹽溶液作為鹽霧腐蝕液，每個循環(huán)周期為8 h。這兩種方法的特點是采用酸性溶液作為鹽霧腐蝕液，PH值控制在3.5±0.1的范圍。屬于比較嚴苛的測試方法。方法A的試驗周期一般在3～180個循環(huán)內(nèi)選取，適用于金屬及其合金；金屬陰極涂層；陽極氧化涂層和金屬材料上的有機涂層。方法B的試驗周期一般在12～192個循環(huán)內(nèi)選取，適用于鋼板上的陽極涂層和鋼板上帶有轉(zhuǎn)換涂層的陽極涂層。

GB/T 20854-2007與ISO 14993-2001中規(guī)定的方法相同，其特點是采用中性氯化鈉溶液作為鹽霧腐蝕液，PH值控制在6.5～7.2的范圍。較之酸性溶液，試驗方法相對溫和，推薦的試驗周期一般為30～180個循環(huán)周期。適用于金屬及其合金；陽性和陰性金屬覆蓋層；轉(zhuǎn)化覆蓋層；陽極氧化物覆蓋層；金屬材料上的有機覆蓋層。

3　電工電子產(chǎn)品用循環(huán)鹽霧標準方法

電工電子產(chǎn)品用循環(huán)鹽霧試驗標準方法可按照GB/ T 2423.18-2012[10]的規(guī)定執(zhí)行，其與IEC 68-2-52:1996中采用的方法相同。循環(huán)測試由三種測試階段組成：鹽霧：15～35 ℃、5 %的氯化鈉溶液、PH值6.5～7.2；濕熱：40 ℃、93 %RH；儲存：23 ℃、45～50 %RH。這三種測試階段可組合為6種不同的嚴酷等級測試，見表3。

表1　涂層材料用循環(huán)鹽霧標準方法

表2　金屬和合金用循環(huán)鹽霧標準方法

表3　電子電工產(chǎn)品用循環(huán)鹽霧標準方法

此方法的特點是采用鹽霧、濕熱加儲存環(huán)境的組合，而沒有加入高溫干燥階段。在每個循環(huán)周期的時候，濕熱階段相對比較長，以保證試樣表面腐蝕介質(zhì)的充分滲透，然后在隨后的儲存環(huán)境中慢慢干燥。嚴酷等級的增加是通過試驗周期的加長來實現(xiàn)的。等級（1）適用于長期暴露于類似海洋環(huán)境中的產(chǎn)品測試。等級（2）適用于暴露于類似海洋環(huán)境中，但會受到一定封閉保護的產(chǎn)品測試。等級（3）至（6）適用于暴露在含鹽氣氛與干燥氣氛之間頻繁轉(zhuǎn)換的環(huán)境中的產(chǎn)品測試。

4　汽車材料用循環(huán)鹽霧標準方法

汽車行業(yè)是最早使用循環(huán)鹽霧試驗作為評價手段的行業(yè)之一?；旧细鞔笃嚿a(chǎn)廠家都有自己的循環(huán)鹽霧試驗標準，用以模擬汽車材料在使用環(huán)境中的腐蝕情況。

4.1 CCT循環(huán)

CCT方法是由一些日本汽車制造商提出的，也是最早被應用的循環(huán)腐蝕試驗標準方法之一。它是在傳統(tǒng)中性鹽霧方法的基礎(chǔ)上又加進了潤濕和干燥，首先在JASO M610-1992[11]中形成了標準方法CCTⅠ，經(jīng)過在實踐中的使用和改進，CCT方法已經(jīng)發(fā)展到CCT Ⅳ[12]，并被引用到ASTM D 6899-2003 標準方法中，見表3。CCT Ⅳ是目前被認為與實際車輛腐蝕結(jié)果相關(guān)性最好的方法之一[14]。CCT方法主要用于汽車鋼板及零部件的測試。其試驗周期一般都比較長，如CCTⅠ一般執(zhí)行200個循環(huán)，CCT Ⅲ一般執(zhí)行4 000個循環(huán)。

4.2 GMW 14872

GMW 14872-2013[13]是美國通用汽車公司的循環(huán)鹽霧試驗標準方法，其進行的是周圍環(huán)境（25 ℃，45 %RH）8 h→潤濕（49 ℃、＜100 %RH）8 h→干燥（60℃、≤30 %RH）8 h的周期循環(huán)試驗。在周末和節(jié)假日，樣品在25 ℃，45 %RH的環(huán)境下條件儲存。

該方法的特點是采用潤濕、干燥加儲存環(huán)境的組合，鹽霧沒有作為組合中的一個固定階段，而是可以根據(jù)實際環(huán)境的特點，在周圍環(huán)境階段加入鹽霧，如噴射溶液組成為NaCl 0.9 %、CaCl20.1 %、NaHC030.075 %的鹽霧。除鹽霧外，在周圍環(huán)境階段，也可加入其它環(huán)境因素，如砂礫、粉塵、熱沖擊、機械沖擊等。根據(jù)車身底部零件、發(fā)動機艙零件、外部零件及內(nèi)部零件等諸多不同的車身位置，可選擇不同的循環(huán)次數(shù)。

4.3 SAE J2334

SAE J2334-2003[14]是由國際汽車工程師學會汽車腐蝕與防護委員會制定的的循環(huán)鹽霧試驗標準方法，進行周圍環(huán)境（25 ℃，45 %RH）8 h→潤濕（50 ℃、100 % RH）6 h→鹽霧（周圍環(huán)境+0.5 % NaCl、0.1 % CaCl2和0.075 % NaHC03鹽溶液）0.25 h→干燥（60 ℃、50 %RH）17.75 h的周期循環(huán)試驗。在周末和節(jié)假日，樣品在60 ℃，50 % RH的環(huán)境下條件儲存。

該方法的特點是進行周圍環(huán)境條件下的鹽霧，且鹽霧時間較短，干燥時間較長。通常用于汽車涂裝類產(chǎn)品的測試。推薦的試驗周期是60個循環(huán)。

表4　CCT循環(huán)鹽霧標準方法

5　方法使用中的關(guān)注點

循環(huán)鹽霧試驗標準方法多種多樣，循環(huán)周期各不相同，可依據(jù)材料特點、材料腐蝕機理及已知的腐蝕性能等進行方法的選用，在方法使用中，可關(guān)注以下幾點。

5.1 設備

循環(huán)鹽霧試驗涉及到鹽霧、干燥、潤濕等多種因素的組合使用，這些組合可通過兩種方式來實現(xiàn)。一種是使用多功能的循環(huán)腐蝕試驗箱自動完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換，進行循環(huán)。一種是聯(lián)合使用多臺功能單一的設備來完成試驗。由于后一種是由人工完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換，因此會對試驗結(jié)果引入一些不確定的因素，如轉(zhuǎn)換過程中的狀態(tài)控制，轉(zhuǎn)換時間，樣品在不同試驗箱中的放置等。因此建議使用多功能的循環(huán)腐蝕試驗箱來完成試驗。此外，需嚴格控制不同試驗階段的轉(zhuǎn)換時間，以保證試驗之間的可對比性和重復性。

5.2 試樣

在試驗前需注意試樣的表面是否有污染物，并采用適當?shù)姆椒ǎㄈ缌鲃铀逑?、有機溶劑清洗等）進行清潔處理，以免影響試驗結(jié)果。對于清洗完畢的樣品，開始試驗前，要妥善放置，避免重新污染。對于有切割邊緣的試樣，要注意對非測試面進行保護，以免對試驗結(jié)果產(chǎn)生干擾。

試樣在放置時，要保證試樣的測試面可以受到試驗溶液的完全噴射或浸潤，對于平板試樣，可采取與垂直方向呈20±5 °的放置方式。同時，應注意試樣之間不能彼此接觸，相互影響。

試驗結(jié)束后，要結(jié)合試驗結(jié)果的判定方式，選擇試樣的處理方式，如清洗，腐蝕產(chǎn)物去除等。

5.3 試驗溶液

配置試驗溶液時，需嚴格控制試驗用水和試劑的雜質(zhì)含量，如控制氯化鈉中鹵素離子含量、銅離子含量等，所用的水應經(jīng)過去除CO2處理[15]，以保證所用溶液穩(wěn)定，PH值無波動。

5.4 控制試樣的使用

在試驗過程中，如有可能，可選用耐腐蝕性能已知的試樣作為控制試樣，與測試試樣一起進行試驗，作為試驗有效性的監(jiān)控手段。這樣可以大大提高試驗結(jié)果的有效性和可對比性。如GMW 14872-2013已明確規(guī)定，要通過對質(zhì)量損失片的質(zhì)量損失值監(jiān)控來確保試驗是在正確的狀態(tài)下運行。

5.5 試驗結(jié)果的評定

試驗結(jié)果的評定方式有多種多樣，可依據(jù)客戶要求和實際進行選擇?；究煞譃?，外觀評定、腐蝕程度評定、出現(xiàn)腐蝕的時間、質(zhì)量變化評定、性能變化評定、試驗后功能檢查幾種。其中外觀評定是最直觀的方式，它包括形貌、顏色、腐蝕產(chǎn)物附著等情況的檢查。而腐蝕程度則可從腐蝕深度、腐蝕面積、腐蝕速率等多角度給出評定結(jié)果。出現(xiàn)腐蝕的時間是一個時間點，需要定期對試樣的狀態(tài)進行觀察，以判斷試樣是否發(fā)生腐蝕。質(zhì)量變化評定、性能變化評定、試驗后功能檢查怎通常是以經(jīng)過若干個循環(huán)后試樣的變化情況能否被接受作為評判結(jié)果。

5.6 試驗周期的選擇

循環(huán)鹽霧試驗與實際環(huán)境之間的相關(guān)性較之鹽霧試驗，已經(jīng)有了較大的改進，但其仍屬于人工模擬環(huán)境試驗的范疇，不能完全模擬出自然環(huán)境中的眾多復雜因素，因而在各標準方法中，通常只給出了建議或推薦性的試驗周期。在實際測試時，可依據(jù)這些推薦進行試驗。也可以設定一個結(jié)果評定的目標值，以達到這個目標值所需的時間作為試驗周期。

6　結(jié)語

循環(huán)鹽霧標準方法的組成各不相同，但基本上都是含有鹽霧、潤濕和干燥階段。在鹽霧階段，鹽霧噴射在樣品上，鹽霧溶液充當腐蝕介質(zhì)，使試樣發(fā)生電化學腐蝕，出現(xiàn)生銹、起泡或其它變化。通過鹽霧的連續(xù)噴射，可以保持腐蝕介質(zhì)的更新，試樣表面的腐蝕得以持續(xù)發(fā)展和進行。在潤濕階段，通過鹽霧階段累積在試樣表面的腐蝕介質(zhì)，可以由試樣表面逐漸向試樣內(nèi)部擴散，從而引起試樣深度方向的腐蝕。而在干燥階段，由于濕度減小，導致試樣表面上鹽溶液濃度升高，引起表面腐蝕速率加快。這三個階段的組合循環(huán)，一方面可以加速樣品的腐蝕程度，縮短測試時間，另一方面也可以模擬實際環(huán)境中的含鹽腐蝕、濕熱、干燥等條件，與試樣真實使用環(huán)境更為接近。

在實際使用時，可根據(jù)試樣的特點、使用需求和測試時間等來選擇不同的標準方法。如選用含酸性鹽霧和高溫的組合可以縮短試驗時間，而對汽車不同部位的測試則要遵循相關(guān)對應的方法。對于未知試樣，則可選用國家標準作為測試方法。同時，在使用標準方法時，除嚴格遵守標準中規(guī)定的試驗參數(shù)外，還應對試驗設備，試樣，試驗溶液等進行關(guān)注，以保證試驗結(jié)果的有效

性。從而使循環(huán)鹽霧試驗標準方法能在提高產(chǎn)品質(zhì)量、改進生產(chǎn)工藝、評估產(chǎn)品使用壽命等方面發(fā)揮更多的作用。

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紀紅(1978-),女,教授級高級工程師 研究方向：材料性能檢測。

Brief Introduction of Cyclic Salt Spray Standard Method

JI Hong1,2, Zhang Wen-mei1,2, FAN Zhi-gang1,2, MA Tong-da1,2
（1. National Center of Analysis and Testing for Nonferrous Metals and Electronic Materials, Beijing 100088; 2. Guobiao (Beijing) Testing & Certification Co., Ltd., Beijing 100088）

Abstract：Cyclic salt spray test is a test method which has been widely applied in recent years. Compared with the traditional salt spray test, it has a better correlation with the real environment. The standard cyclic salt spray corrosion test methods are introduced in this paper, including standard methods for coating materials, metal and alloy, electric and electronic products, and automotive materials, etc., and the characteristics of each method are analyzed. The several problems which should be noticed in the test are also introduced.

Key words：salt spray test; environment test; cyclic salt spray test; standard method

作者簡介:

基金項目：國家科技支撐計劃（2015BAA02B04）

中圖分類號：TG115.2

文獻標識碼：A

文章編號：1004-7204（2016）01-0053-05