機載產品鹽霧試驗結果評定判據分析與探討

郭振華，宋巖，胡湘洪

專題——飛機腐蝕防護與控制技術研究

機載產品鹽霧試驗結果評定判據分析與探討

郭振華，宋巖，胡湘洪

（工業和信息化部電子第五研究所，廣州 510610）

針對當前機載產品鹽霧試驗標準中缺少明確、可量化評估指標，試驗結果評定判據粗略籠統且以定性評價為主，已不能滿足產品發展和使用環境擴展需求等現狀，在總結國內外現行鹽霧試驗標準的結果評定要求基礎上，分析當前機載產品鹽霧結果評定判據存在的問題與不足，從管理和技術兩個層面提出改進試驗結果評定可操作性的建議，指導機載產品鹽霧試驗實施與評價。

機載產品；鹽霧試驗；評定判據

進入新時代以來，南海、亞丁灣等遠海區域正成為戰略熱點和未來國家利益爭奪的焦點，海洋環境中高鹽霧因素對原先主要在內陸部署的產品的設計、驗證、使用和部署都帶來了新的挑戰，因此目前機載產品特別重視腐蝕防護與控制工作。對于暴露于含鹽量高的大氣中的產品，鹽霧試驗是產品腐蝕防護與控制工作有效的評價手段，是應用最廣泛的實驗室加速試驗。通過鹽霧試驗，可確定材料保護層和裝飾層的有效性，評定鹽的沉積物對產品物理和電氣性能的影響，評價產品防鹽霧腐蝕性能。

目前機載產品實施鹽霧試驗時，由于相關標準中缺少明確、可量化評估指標，試驗結果評定判據粗略籠統，大多為定性指標，存在試驗結果判據描述不清、實用性和可操作性差等問題，導致執行過程中產生較大的困惑，從而影響用戶對試驗產品耐鹽霧性能的準確合理判定，已不能滿足當前機載產品發展和使用環境擴展需求。文中針對上述問題，在總結國內外現行鹽霧試驗標準的結果評定要求基礎上，分析目前機載產品鹽霧試驗結果評定判據存在的問題與不足，提出鹽霧試驗結果評定要求的改進建議，以指導研制單位和試驗單位鹽霧試驗的試驗和評價工作。

1 現行鹽霧試驗標準結果評定要求分析

現行國內外鹽霧試驗標準對試驗結果評定的要求具體如下所述。

1）國軍標方面。目前機載產品鹽霧試驗以執行GJB 150.11A—2009《軍用裝備實驗室環境試驗方法第11部分：鹽霧試驗》為主。該標準關于結果分析方面的要求是：“有助于為評價試驗結果提供信息：a. 物理。鹽沉積能引起機械部件或組件的阻塞和粘接。本試驗產生的任何鹽沉積物可能代表預期環境導致的結果。b. 電氣。24 h的干燥階段后，殘留的潮氣會導致電性能故障。c. 腐蝕。從短期和潛在的長期影響角度，分析腐蝕對試件正常功能和結構完整性的影響[1]”。

2）國標方面。主要執行標準有GB/T 2423.17— 2008《電工電子產品環境試驗第2部分：環境試驗試驗Ka：鹽霧》和GB/T 2423.18—2000《電工電子產品環境試驗第2部分：環境試驗試驗Kb：鹽霧交變（氯化鈉溶液）》等，其對試驗結果評定的要求為：最終檢測僅要求進行目視檢查，如有必要按照相關規范進行電氣和機械性能檢測，記錄試驗結果[2-3]。GB/T 10125—2012《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》“試驗結果的評價”提出需考慮以下幾個方面：試驗后的外觀；除去表面腐蝕產物后外觀；腐蝕缺陷的數量及分布（即點蝕、裂紋、氣泡、銹蝕或有機涂層劃痕處銹蝕的蔓延程度等）；開始出現腐蝕的時間；質量變化；顯微形貌變化；力學性能變化[4-5]。

3）國外標準方面。最新的美國軍用標準MIL- STD-810H方法509.7鹽霧在“結果分析”一章以及RTCA/DO-160F《機載設備環境條件和試驗程序第14章：鹽霧》“失效考慮”等關于結果分析要求基本與GJB150.12A—2009一致[6-7]。ASTM B117—11《鹽噴霧裝置的標準操作》和ASTM G85—09《改良式鹽噴霧試驗的標準操作》，關于結果評價的要求僅是提出開展細致檢查，沒有具體內容和判據要求[8-9]。ISO 9227《人造氣氛中的腐蝕試驗——鹽霧試驗》關于結果評價要求與GB/T 10125—2012是一致的，而ISO 21207—2004《人造氣氛中的腐蝕試驗——加速腐蝕試驗，包括交替暴露于腐蝕促進氣體，中性鹽霧和干燥》，相比GB/T 10125—2012，少了關于除去表面腐蝕產物后外觀和質量變化的關注[10-11]。

上述鹽霧試驗標準對試驗結果描述與評定的要求主要有以下幾點：

1）由于產品暴露于鹽霧環境的影響主要分為腐蝕影響、電氣影響和物理影響三大類，因此國軍標和國外軍用標準等提出鹽霧試驗結果評定要求應包括上述內容。目前，軍用裝備鹽霧試驗對象要求已經由以往的試片、組件試驗提高至產品試驗，試驗后必須通過功能性能檢查。

2）一般來說，鹽霧試驗結果評價關注和考慮的方面如上述GB/T 10125所列的七個方面。由于試樣的多樣性，這七個方面的評價應用最多的是試驗后的外觀（包括除去表面腐蝕產物后外觀）、腐蝕缺陷的數量及分布、開始出現腐蝕的時間。一般來說，質量變化、顯微形貌變化、力學性能變化這三個方面更適用于評價標準試板樣品。

3）雖然鹽霧試驗標準提到了試驗結果需關注的方向與內容，但主要是闡述試驗方法為主，關于結果評定和準則，沒有明確、可量化的評估指標。

以往和現在大部分機載產品鹽霧試驗后結果評定判據一般為：構件金屬無明顯發暗、發黑；金屬接合處無嚴重腐蝕；金屬防護層腐蝕面積占金屬防護層面積的30%以下；涂漆層除局部邊棱處外，無氣泡、起皺、開裂或脫落，且底金屬未出現腐蝕；非金屬材料無明顯的泛白、膨脹、起泡、皺裂以及麻坑等[12]。

3.3.1 劃分安全域。為滿足不同應用系統對網絡接入的不同安全隔離要求，根據業務系統的不同安全等級，對資源池內的資源劃分安全域分區，將一個資源池劃分為不同的子集合，安全域分區不跨數據中心部署。

上述的評定判據，關注零部件表面的金屬材料、電鍍層、氧化物覆蓋層及油漆涂層等的腐蝕情況。其出處最早可追溯到HB 6-71—1976《飛機電機電器環境試驗方法（試行）》“17.試驗Ma 鹽霧”的最終檢測內容，目前由于現行的其他鹽霧試驗標準沒有給出類似的具體結果判據，因此一直沿用至今。HB 6-71—1976是以1966年的原《飛機電機電器總技術條件》草案稿為基礎，在總結工廠、研究所和部隊多年來在生產、科研和使用中所積累經驗的基礎上，通過多次調查研究和必要的驗證試驗，反復討論修改，并參閱了國內外有關的技術資料而制訂出來的。當時為了實現飛機電機電器產品環境試驗方法的標準化，改變過去在環境試驗方法上的混亂、陳舊和落后狀況，以滿足我國航空工業迅速發展的需要，具有一定參考價值。

2 判據問題分析

上述機載產品鹽霧試驗結果五條評定判據粗略籠統，大多為定性指標，在使用過程中，存在試驗結果判據描述不清、實用性和可操作性差等問題。

1）對象不具體。上述的五條評定要求，規定了對象，但沒有資料給出對象的具體內容與范圍，金屬防護層與漆涂層有混淆。因此部分研制單位對構件金屬、金屬結合處、金屬防護層等分析對象的具體范圍沒有理解到位或把握不準，因而沒法對應判據或使用錯誤判據。以下分別對上述對象的具體內容進行闡述。

構件金屬，即金屬結構構件，且表面一般不帶防護層。例如不銹鋼等耐腐蝕金屬，但不帶防護的金屬，目前所占比例不多。金屬接合處主要是指金屬連接處，包括螺栓連接、鉚釘連接、黏接、焊接等形式。金屬防護層，在該標準中應理解為電鍍層或氧化物覆蓋層等，但目前較少提這個概念。為了防止飛機金屬材料腐蝕，將基體金屬與環境分開，起到對基體金屬的屏蔽、緩蝕和電化學作用。當前通用的方法是采用覆蓋層隔離腐蝕因素，覆蓋層的形式包括：電鍍鎳、電鍍鋅、電鍍銅等金屬覆蓋層；鈍化、陽極化等化學處理，形成化學處理層或覆蓋層；涂料涂覆的涂層或涂漆層等。

涂漆層主要是指產品表面防腐蝕涂層，將金屬表面與環境存在的腐蝕因素隔離開來，只要涂層不損傷，腐蝕因素不會接觸金屬表面，也就不產生腐蝕，在一定時間內對金屬材料起到保護作用[13]。涂層既可以是有機的（如有機高分子材料，航空產品所用涂料以有機高分子材料為主），也可以是無機的（如搪瓷釉、高溫無機涂層等）[14]。非金屬材料，如橡膠、塑料等，受濕氣影響較大，因鹽霧試驗濕度較大，所以鹽霧試驗對象不能僅考慮金屬材料，也需關注非金屬材料。目前沒有針對復合材料等提出相關要求和判據。

2）籠統照搬，生搬硬套。機載產品環境技術要求關于鹽霧試驗合格判據的提出，也是存在較大的困惑。一方面是沒有更新的標準或相關規范指導，另一方面就是沿襲以往的工程經驗，導致目前型號的指導性要求也基本采用上述五條。因此試驗單位或研制單位編制機載產品試驗大綱等文件時，均是籠統照搬，生搬硬套，無論什么類型的產品，大部分參照使用上述5條結果判定要求。原因是對機載設備沒有深入分析并結合分析結果進行剪裁，沒有充分發揮環境專家作用。此外，都照抄“腐蝕面積占金屬防護層面積的30%以下”這樣的判定要求，能否滿足嚴酷程度不同的使用環境要求，如海洋大氣環境中的使用。目前隨著腐蝕防護與控制要求以及受重視程度的提高，新型號在制定機載設備腐蝕防護與控制設計要求時，已開始逐步有針對性地提出較為明確的評定要求。

3）依賴主觀性判斷強。上述要求都是通過目視進行檢查，依賴主觀性判斷強，因此要求試驗單位和檢測工程師必須具備豐富的工程經驗，才能給出恰當結論。“金屬接合處無嚴重腐蝕”一條，由于理解以及對“嚴重”無合理定義，容易引起產品研制單位和試驗單位判斷不一致，而引起糾紛。“金屬防護層腐蝕面積占金屬防護層面積的30%以下”，這是唯一提出的量化要求，但這個數值值得商榷。按照GB/T 6461—2002《金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層經腐蝕試驗后的試樣和試件的評級》[15]要求，假如基體金屬缺陷面積要達30%的話，保護評級僅為1級（倒數第二檔），這基本沒有保護能力了，因此，“30%以下”的標準有點過于寬泛。同時，該條判據沒有提基體金屬是否腐蝕或腐蝕面積，是因為金屬防護層（指電鍍層或氧化物覆蓋層）相對涂層來說，厚度很小（幾微米到30 μm）。假如防護層發生了腐蝕，很容易發展到基體金屬，因此不特意說明。對于電鍍層、氧化物覆蓋層是否腐蝕到基體金屬，通過目視檢查腐蝕產物的顏色以及去除腐蝕產物后的表面可以判斷。

4）覆蓋性和適用性不夠。五條評定要求最初標準是適用于飛機電機電器產品，且規定了具體試驗方式：噴霧方式是1個周期24 h內，16 h中每小時噴霧15 min，其余8 h停止噴霧，周期數是2或者4個。對于飛機其他類型產品，以及不同試驗方式的鹽霧試驗，其結果評定要求是否適用有待驗證。如目前主流的GJB 150.11A，推薦使用的是“交替進行24 h噴鹽霧和24 h干燥兩種狀態共96 h”，“試驗循環次數也可以增加，也可能采用48 h噴鹽霧和48 h干燥”等試驗方式，與HB 6-71的試驗方法是存在較大出入的。此外，海軍艦載裝備已開始關注酸性鹽霧的影響，其適用性有待分析。同時，針對特殊環境或部位試驗無法覆蓋，目前了解到，上述要求在動力裝置發動機及其部附件（尤其是熱端部件）鹽霧試驗時，是無法應用的，一方面因為發動機部附件的耐蝕性要求非常高，另一方面高溫腐蝕特殊腐蝕形式，需要細致考慮具體的合格判據。

5）對研制單位改進指導有限。僅是對產品外觀進行描述，沒有描述具體腐蝕形貌及特征，不利于分析判定失效模式與失效機理，因而對研制單位的改進指導作用有限。不同的材料在鹽霧腐蝕環境中呈現出不同的腐蝕類型，如結構鋼的均勻腐蝕，鋁合金蒙皮的點蝕和漆膜下的絲狀腐蝕，鋁合金型材及中厚板的晶間腐蝕和剝蝕，結構電偶腐蝕和縫隙腐蝕，鑄造鋁合金的應力腐蝕，超硬鋁和高強度鋼的應力腐蝕和腐蝕疲勞斷裂等。假如能在鹽霧試驗結果中給出具體的腐蝕失效類型，有利于研制單位進行故障分析定位以及后續歸零、改進等工作的開展。

3 改進建議

機載產品鹽霧試驗的目的是評價產品本身的金屬材料及其覆蓋層等的耐蝕性，暴露缺陷并糾正，從而提高耐蝕性和環境適應性。從用戶的角度，是關注機載產品交付后具備一定的鹽霧防護能力，保證產品的服役時間。針對判據存在的問題，從管理和技術兩個方面提出改進建議。

3.1 管理

1）飛機總體單位在頂層文件，如環境適應性要求中，關于鹽霧試驗判定準則應明確功能性能需滿足要求；建議分類給出判定原則，如按機體構件、電子設備、機械/機電設備、發動機設備等幾類分別給出關注重點及原則要求；要求研制單位需針對產品本身特點，細化具體判據內容。

2）產品研制單位應根據總體原則和指導要求，結合產品特點進行細化，必要時增加要求，不適用的要求則剪裁。

3）目前試驗后檢查的手段仍以目視為主，建議根據產品特點，增加試驗結果檢查方法及要求，必要時可以采用超聲波檢測法和滲透檢測法等檢查方法。

4）試驗結果除了客觀描述表面外觀所發生的變化之外，應盡量判斷出腐蝕的形式，為研制單位開展相關分析和改進提供指導和支撐。

3.2 技術

1）修改金屬防護層要求。金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層的保護等級≥8級（按GB/T6461— 2002）。根據工程經驗，優于8級在外場表現較好，可以較長時間使用；劣于8級的，在外場使用中容易劣化，因此提出上述建議。標準給出保護等級優于8級的圓點圖和示例照片如圖1—圖4所示。

圖2 保護9級示例照片

圖3 保護8級圓點圖

圖4 保護8級示例照片

2）修改金屬連接處要求。考慮金屬連接處大部分都是相對重要的連接部位，建議提高要求，由“金屬接合處無嚴重腐蝕”改為“金屬接合處應無明顯腐蝕”。

3）修改涂層要求為無氣泡、起皺、開裂或脫落，取消“且底金屬未出現腐蝕”要求，考慮的是假如涂層無上述破壞現象，底金屬是不可見的，無法判斷且無需判斷。

4）增加活動機構及部件要求：應無因鹽沉積引起的阻塞或粘接等。

5）增加復合材料要求：應無分層、起泡、起皺、開裂等。

更多具體性的結果判定要求和合格判據等，需要通過實踐應用來逐步完善，最終形成相關標準、規范或指南，促進試驗技術的提升。

4 結語

通過對現行鹽霧試驗標準結果評定要求進行分析，結合判據問題分析，認為當前機載產品鹽霧試驗標準中缺少明確、可量化評估指標，試驗結果評定判據粗略籠統，且以定性評價為主。在使用過程中，存在試驗結果判據描述不清、實用性和可操作性差等問題。針對判據存在的問題，提出管理和技術方面改進建議，且需要通過實踐應用逐步完善，最終形成相關標準、規范或指南，促進鹽霧試驗技術的提升。

[1] GJB150. 11A—2009, 軍用裝備實驗室環境試驗方法第11部分:鹽霧[S]. GJB150. 11A—2009, Laboratory Environmental Test Methods for Military Material—Part 11: Salt Fog Test[S].

[2] GB/T 2423. 17—2008, 電工電子產品環境試驗第2部分: 環境試驗試驗Ka: 鹽霧[S]. GB/T 2423. 17—2008, Environmental Testing for Electric and Electronic Products—Part 2: Test Methods—Test Ka: Salt Mist[S].

[3] GB/T 2423. 18—2000, 電工電子產品環境試驗第2部分: 環境試驗試驗Kb: 鹽霧交變(氯化鈉溶液)[S]. GB/T 2423. 18—2000, Environmental Testing for Electric and Electronic Products—Part 2:Tests Methods—Test Kb:Salt Mist，Cyclic (Sodium Chloride Solution) [S].

[4] GB/T 10125—2012, 人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗[S]. GB/T 10125—2012, Corrosion Tests in Artificial Atmospheres—Salt Spray Tests[S].

[5] 唐云峰, 車漢生. 常用鹽霧試驗標準及相關結果評價[J]. 環境技術, 2012(6): 54-57. TANG Yun-feng, CHE Han-sheng. The Common Standard of Salt Spray Test and Result Evaluation[J]. Environmental Technology, 2012(6): 54-57.

[6] MIL-STD-810H, Environmental Engineering Considerations and Laboratory Tests[S].

[7] RTCA/DO-160F, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment[S].

[8] ASTM B117-11, Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus[S].

[9] ASTM G85-09, Standard Practice for Modified Salt Spray (Fog) Testing [S].

[10] ISO 21207—2004, Corrosion Tests in Artificial Atmospheres—Accelerated Corrosion Tests Involving Alternate Exposure to Corrosion-Promoting Gases, Neutral Salt-sp-r-ay and Drying [S].

[11] ISO 9227—2012, Corrosion Tests in Artificial Atmospheres—Salt Spray Tests[S].

[12] HB 6-71—1976, 飛機電機電器環境試驗方法(試行)[S]. HB 6-71—1976, Environmental Test Method for Aircraft Electrical Appliances (for Trial Implementation) [S].

[13] 汪定江, 潘慶軍, 夏成寶. 軍用飛機的腐蝕與防護[M]. 北京:航空工業出版社, 2006. WANG Ding-jiang, PAN Qing-jun, XIA Cheng-bao. Corrosion and Protection of Military Aircraft[M]. Beijing: Aviation Industry Press, 2006.

[14] 金平, 楊曉華, 穆志韜, 等. 飛機結構腐蝕控制與壽命評定[M]. 北京:國防工業出版社, 2018. JIN Ping, YANG Xiao-hua, MU Zhi-tao, et al. Aircraft Structure Corrosion Control and Life Assessment[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2018.

[15] GB/T 6461—2002, 金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層經腐蝕試驗后的試樣和試件的評級[S]. GB/T 6461—2002, Methods for Corrosion Testing of Metallic and Other Inorganic Coatings on Metallic Substrates—Rating of Test Specimens and Manufactured Articles Subjected to Corrosion Tests[S].

Evaluation Criterion of Salt Spray Test Results about Airborne Equipment

GUO Zhen-hua, SONG Yan, HU Xiang-hong

(The Fifth Electronics Research Institute of MIIT, Guangzhou 510610, China)

This paper aims at the lack of clear and quantifiable evaluation indicators in the current salt spray test standardsofairborne equipment. The test results evaluation criteria are rough and general, and mainly qualitative. They can no longer meet the needs of product development and use environment expansion. On the basis of summing up the requirement onevaluation criterion of the results of salt spray test standards at home and abroad, this paper analyzed the problems and deficiencies in the evaluation criteria of salt spray results of airborne equipment, and put forward suggestions for improving the operability of test results from the management and technical levels, so as to guide the implementation and evaluation of salt spray test of airborne equipment.

airborne equipment; salt spray test; evaluation criterions

10.7643/ issn.1672-9242.2020.02.001

TG174

A

1672-9242(2020)02-0001-05

2019-08-01；

2019-09-04

2019-08-01；

2019-09-04

國防科工局技術基礎科研項目（JSHS2017610C003）；廣東省重大科技專項（2017B010116004）

Technical Basic Research Project of National Defense Science and Technology Bureau (JSHS 2017610C003); Major Science and Technology Project in Guangdong Province(2017 B010116004)

郭振華（1987—），男，廣東羅定人，工程碩士，主要從事裝備環境可靠性技術研究。

GUO Zhen-hua(1987—), Male, from Luoding Guangdong, Master of engineering, Research focus: environmental and reliability technology research of equipment.