鹽霧實驗結果的影響因素分析

靳玉飛 楊守武 武少華 韋耀法 李玉保

格力電器(合肥)有限公司 安徽 合肥 230088

引言

鹽霧實驗是興起于上世紀二十年代一種主要利用鹽霧試驗設備所創造的人工模擬鹽霧環境條件考核產品或金屬原材料防腐性能的環境試驗,其實驗結果為衡量各類電工、電子產品的耐腐蝕能力提供了科學依據。隨著人們生活水平的不斷提高,人們對產品質量的關注不斷上升,以質取勝對企業而言也越發重要,而利用鹽霧試驗箱開展產品鹽霧實驗工作考核產品的抗鹽霧腐蝕能力已成為現代企業質量部門的常規手段。

而作為常規考核產品耐鹽霧腐蝕質量的實驗方法,通過實驗取得預期效果的關鍵是通過正確的實驗操作取得準確的數據。如果實驗得到的數據失準,會造成對產品防腐蝕性能產生嚴重的誤判,給企業帶來不可估量的損失。下面,我們結合各類標準通過鹽霧腐蝕機理分析影響鹽霧實驗的各種因素。

鹽霧腐蝕機理：鹽霧實驗是一種人工模擬大氣鹽霧環境的實驗,用于考核產品耐腐蝕能力的實驗技術。鹽霧成份與海水相近,氯化鈉占了很大比例,而鹽霧實驗方法中都是規定用氯化鈉來配制鹽霧溶液來模擬腐蝕情況的。

氯化鈉是一種強的電解質,極易吸潮,在水中完全電離,電解后成為氯離子和鈉離子,其電解方程式為：

鹽霧對金屬材料表面的腐蝕,是由于氯離子所造成的,它有強烈的穿透本領。很容易穿透金屬表面的氧化膜和防腐層與內部金屬發生電化學反應,引起腐蝕。當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,金屬面相當于浸在含有氧的氯化鈉溶液中,金屬的表面會構成原電池的兩個極,產生的腐蝕。

鹽霧實驗影響因素

外界因素對鹽霧實驗的影響從對鹽霧腐蝕機理的研究和國家標準的分析中,我們可以發現,產品鹽霧實驗的結果在使用鹽霧試驗箱符合國標要求的前提下,主要有以下幾種因素易對實驗結果產生影響：溫度、沉降量、濃度、產品放置的角度、噴霧壓力、PH 值、鹽溶液的雜質。

下面,我們就這些外界因素對鹽霧實驗的影響逐項進行分析。

1 實驗溫度的影響

從化學反映基理可知,溫度升高時,樣品表面液膜中的離子遷移加快,氧擴散速度也大大加強,產品表面腐蝕速度越快。IEC335號文件“大氣腐蝕加速實驗的評價”指出,溫度每升高10℃,腐蝕速度提高2～3倍。根據鹽霧試驗國家標準,溫度一般選擇35℃較為恰當,溫度控制在設定值±2℃范圍內。

2 實驗濕度的影響

在相同的溫度條件下,腐蝕速度與相對濕度的增加成正比,濕度低,表明空氣干燥,金屬難于與氧產生反應,相對腐蝕速度也就慢。在清潔的大氣中,金屬腐蝕與溫度、相對濕度的關系可用下面的公式來表示：

從公式中可以看出,一般而言,相對濕度≥65%RH,產品中金屬容易生銹,且隨相對濕度和溫度的增加而加速。在鹽霧實驗中,一般濕度較高,至少為85%R.H。

3 氯化鈉溶液濃度的影響

氯化鈉溶液濃度反映了溶液中氯化鈉的含量。氯化鈉溶液中的氧含量與氯化鈉的濃度有關,在低濃度范圍內,氧含量隨氯化鈉濃度的增加而增加,但是,當氯化鈉濃度增加到5%時,氧含量達到相對的飽和,如果氯化鈉濃度繼續增加,氧含量則相應下降。氧含量下降,氧的去極化能力下降即腐蝕作用減弱。

4 鹽霧沉降量的影響

鹽霧沉降量是反應噴霧的密度和鹽霧的特性,鹽霧實驗腐蝕的產生除腐蝕介質氯離子本身的作用外,還受金屬表面液膜中氧的擴散影響。如果液膜是靜止的,當溶液與金屬接觸,金屬很快會腐蝕,同時液膜中的氧也很快會下降,使進一步的腐蝕反應減慢;如果液膜不斷更新,則腐蝕會連續進行。金屬表面液膜的更新速度,隨鹽霧沉降量的增加而加快。在ISO 9227：2006(E)標準中,明確規定了80cm2水平收集面積的平均收集速度為1.5ml/小時±0.5ml/小時。

5 實驗溶液PH 值的影響

PH 值反映了氯化鈉溶液的酸堿度。根據PH 值的定義,PH 值每減少1,氫離子濃度增加10倍,由于氫離子濃度增加,去極化作用增大,使金屬的腐蝕速度加快。GB-T 10125-2012中明確規定了氯化鈉溶液的PH 值,其目的就是為了減少PH 值變化對實驗結果的影響。

6 噴霧壓力的影響

噴霧壓力的提高一般可提高鹽霧的沉降量,但易使鹽霧箱內形成正壓力。鹽霧實驗模擬大氣條件要求實驗箱內壓力和外界壓力不能過大。噴霧壓力過小,則空氣引射作用效果差,易造成鹽霧沉降量偏低現象,因而實驗時應嚴格按照標準設定噴霧壓力。

7 樣品放置位置的影響

實驗箱的溫度和鹽溶液的濃度是恒定的, 金屬的腐蝕作用是根據鹽霧的沉降而不是霧的凝聚,而鹽霧是從上往下沉降的,因此樣品的放置角度對試驗的結果存在明顯的影響。當產品放置平面與水平面的角度較小,投影面積增加,鹽霧沉降量也隨之增加,使腐蝕加劇,反之則相反。同時,不同材料的產品不能接觸,避免發生點偶對效果,加快腐蝕速度。

8 溶液中雜質含量的影響

在鹽霧實驗中對氯化鈉和水的雜質含量都有明確的規定,溶液中雜質的存在,會無形的增加金屬間的電位差,影響金屬的腐蝕速度,鹽霧實驗的結果將無法正確反映產品的腐蝕情況。一般來講,在常溫下配置的溶液的PH 值超出6.0-4.0的范圍,則應檢測鹽或水中含有不需要的雜質。

結束語

鹽霧實驗在產品或材料防腐質量考核中發揮著重要作用,是產品使用可靠性研究的重要依據,其結果的科學性、嚴謹性至關重要。準確的通過鹽霧實驗驗證產品的可靠性,不僅需要嚴格的執行相關實驗標準、科學的認識鹽霧實驗,更要具備扎實的專業知識和實驗操作技能。通過不斷的積累實踐經驗和加深對產品使用性能的了解,更好的服務產品質量控制,從而越來越高的質量要求與挑戰。