船用電氣電子產品鹽霧試驗方法研究

摘"要：本文討論了船舶上電氣電子產品在海洋環境中的耐腐蝕性測試，特別是中國船級社發布的GD0192024《電氣電子產品型式認可試驗指南》中規定的鹽霧試驗，指出海水中高鹽分和潮濕氣候對船用電氣電子產品造成的腐蝕問題，強調了鹽霧試驗在評估產品耐腐蝕性方面的重要性。本文詳細分析了兩種鹽霧試驗方法：Ka和Kb，討論了試驗方法的細節，如鹽溶液配置、試驗箱溫度設定、氣源要求、樣品擺放方式等，并指出了可能導致試驗結果偏差的變量。最后，強調了嚴格控制試驗過程的重要性，以確保試驗結果的準確性和可靠性。

關鍵詞：鹽霧試驗；船用電氣電子產品；鹽溶液配置；pH值；飽和桶溫度

Abstract：This"paper"discusses"the"corrosion"resistance"testing"of"electrical"and"electronic"products"on"ships"in"the"marine"environment，with"a"focus"on"the"salt"spray"test"specified"in"the"GD0192024"\"Guidelines"for"Type"Approval"Tests"of"Electrical"and"Electronic"Products\""issued"by"the"China"Classification"Society.It"points"out"the"corrosion"issues"caused"by"the"high"salt"content"in"seawater"and"humid"climate"on"marine"electrical"and"electronic"products，emphasizing"the"importance"of"salt"spray"tests"in"evaluating"product"corrosion"resistance.The"paper"provides"a"detailed"analysis"of"two"salt"spray"test"methods：Ka"and"Kb，discussing"the"specifics"of"the"testing"procedures"such"as"salt"solution"preparation，test"chamber"temperature"settings，air"source"requirements，and"sample"placement，as"well"as"identifying"variables"that"may"lead"to"deviations"in"test"results.Finally，the"paper"emphasizes"the"importance"of"strictly"controlling"the"testing"process"to"ensure"the"accuracy"and"reliability"of"the"test"results.

Keywords：Salt"Spray"Test;Marine"Electrical"and"Electronic"Products;Salt"Solution"Preparation;pH"Value;Saturation"Drum"Temperature

船舶上的電氣電子產品與陸地上的同類產品有著顯著不同，因為它們必須適應海洋環境的挑戰。海水中高鹽分和潮濕的氣候會產生大量氯離子，這些氯離子對導航設備、通信設備和雷達等船用電氣電子產品會造成腐蝕，從而影響產品的性能，甚至導致產品失效。因此，通過鹽霧試驗來檢驗這些產品的耐腐蝕性是至關重要的。中國船級社最近發布了GD0192024《電氣電子產品型式認可試驗指南》（簡稱“新指南”）［1］。在進行中國船級社認證時，船舶企業需要遵循新指南中的規定進行型式試驗。盡管新指南詳細規定了鹽霧試驗的主要參數，但試驗過程中對細節和變量的忽視可能會影響對產品抗腐蝕能力的準確評估。

一、不同類型電子產品試驗方法的選擇

在新指南1.3型式認可試驗條款中規定E類產品即安裝于“開敞甲板上”的產品需要進行鹽霧試驗，該指南區分了兩種鹽霧試驗方法：鹽霧試驗Ka和鹽霧試驗Kb。鹽霧試驗Ka是一種持續的鹽霧試驗，在整個試驗過程中，噴霧設備始終以固定的壓力噴灑鹽溶液，確保試驗條件持續不變；而鹽霧試驗Kb則是一種結合了鹽霧環境和濕熱環境的交變試驗，對比鹽霧試驗Ka，鹽霧試驗Kb除了鹽霧條件，還引入了濕熱條件，并根據要求的嚴酷程度進行周期變化。不同產品適用條款見表1。

二、試驗方法的細節分析

鹽霧試驗根據使用試劑與方法不同主要有中性鹽霧試驗（NSS試驗）、乙酸鹽霧試驗（AASS）、銅加速乙酸鹽霧試驗（CASS），其中中性鹽霧試驗（NSS試驗）的定義是在受控環境條件下，將約5%的中性氯化鈉溶液進行霧化的一種試驗方法。本文討論的鹽霧試驗Ka與鹽霧試驗Kb皆屬于中性鹽霧試驗（NSS試驗）。新指南鹽霧試驗Ka與鹽霧試驗Kb分別引用了國際電工委員會標準文獻［2］與文獻［3］。與這兩份IEC標準相比，新指南中的試驗條款較為簡潔，特別是鹽霧Kb試驗，試驗周期為28天，有些船企在將新產品送至船級社前會自行進行初步測試，但往往發現自行測試的結果與船級社委托的專業第三方實驗室的試驗結果不一致，需要整改與重新送檢，這不僅浪費時間也增加成本。這種情況通常是由于未能妥善控制鹽霧試驗中的變量所致。接下來，本文將結合IEC標準內容，對新指南中這兩種試驗方法的試驗條件進行詳細分析，以探討可能引起結果偏差的變量。

在進行鹽霧試驗時，需要遵循新指南中對樣品預處理的要求。盡管新指南中鹽霧試驗Ka方法提到了清潔樣品的必要性，卻未提供具體的清潔步驟。正確的清潔方法應基于樣品的材質、表面狀況和污染物類型來選擇，避免使用任何可能損害樣品表面的磨料或溶劑。清潔后，必須采取措施防止樣品再次受到污染，且應避免用手直接接觸樣品。若樣品是從覆蓋層工件上切割下來的，切割時需特別注意不損壞附近的覆蓋層，并使用如涂料、石蠟或膠帶等適當材料對切割區進行保護，防止腐蝕從切割傷口處向內蔓延，導致結果失真。對于鹽霧試驗Kb，盡管新指南未明確預處理步驟，但仍需清除可能影響測試結果的污漬，并決定是否去除臨時保護層，如貼膜或膠帶。

在鹽霧試驗中，鹽溶液配置至關重要，新指南中簡要規定了試驗溶液為“質量百分比濃度為5%±1%的氯化鈉（化學純以上）溶液，鹽溶液的pH值在溫度為25℃±2℃時為6.5～7.2”，然而值得注意的是，IEC"60068211與IEC"60068252中對于制作鹽溶液的水與pH值調整有更詳細規定，需要滿足在溫度為25℃±2K時電導率不高于20μs/cm的蒸餾水或去離子水才能用于制作鹽溶液試劑。電導率主要表示的是水的導電能力，通常用來表示水的純凈度［4］，電導率的高低與水的純凈度成反比，為制備符合電導率要求的試驗用水，在實驗室中最常見的是配備超純水機（見圖1），但長期使用超純水機需要注意更換濾芯和純水柱。配置的鹽溶液濃度為50g/L±5g/L，噴霧后收集的溶液濃度也應為50g/L±5g/L，驗證鹽溶液的濃度可使用鹽度計。由于在噴霧過程中，鹽溶液的二氧化碳損失可能導致pH值的變化，因此測量pH值的鹽溶液應是試驗箱噴霧后沉降收集的溶液，IEC標準中指定采用電勢測定法檢查pH值，常用設備為pH計，根據測得的pH值的高低添加分析純鹽酸、氫氧化鈉或碳酸氫鈉溶液進行調整。需要注意的是，鹽酸與氫氧化鈉都具有毒性，應由專業人員或在他們的指導下操作，并且平時存儲也需要按照實驗室危險化學物品管理辦法進行。

在進行鹽霧試驗時，箱內溫度需要設定為35℃。為了降低噴霧過程中二氧化碳損失對pH值的影響，應當將溶液加熱至35℃以上，或者使用剛煮沸后冷卻的水來制備溶液，大多數鹽霧試驗箱都配備有飽和桶用于加熱溶液，加熱后的溶液再通過噴霧裝置噴灑入箱體內，飽和桶的溫度通常是可調節的，飽和桶溫度的設置需要根據霧化壓力來確定，在標準IEC"60068211：2021中給出了飽和桶中熱水溫度推薦值，見表2。

鹽霧試驗設備的氣源應提供無污染的壓縮空氣，不能含有油水和灰塵等雜質，常見方案是氣源如空氣壓縮機加上油水分離器、冷凍干燥機等干燥氣體的設備，安排人員定期給氣缸排水，氣源到試驗箱的通氣管道也不宜過長，一是容易導致壓力不足，二是為了輸送高壓氣體，一般采用金屬氣管，太長的管道線路容易導致氣體遇冷凝結水汽，如果因為場地原因需要鋪設長管道，事先要選擇合適功率的氣源，鹽霧箱這端也需要加裝油水分離器等設備。氣源提供的噴氣壓力應能滿足箱體內鹽霧沉降量的要求，鹽霧試驗箱一般配備2個或以上的收集漏斗，收集裝置直徑為100mm±2mm，收集面積為80cm2，鹽霧試驗箱運行24小時后查看收集溶液的沉降量，單個漏斗收集的溶液平均每小時應在1mL到2mL之間。通過調試進氣壓力滿足沉降量要求后，再根據表2選擇飽和桶加熱溫度值（見圖2）。

試驗時樣品的擺放方式也不容忽視，對于鹽霧試驗Ka，根據表1可知只有安裝于開敞甲板上的電機或變壓器產品需要進行該項目試驗，由于該類產品通常體積和質量較大，新指南的1.3條款允許使用金屬部件進行試驗。在進行金屬零部件的鹽霧試驗時，樣品需使受試面與垂直方向成30°，確保樣品之間不相互接觸，避免噴霧裝置直接噴灑鹽霧到樣品上，這是為了鹽溶液不積蓄在金屬部件表面。而鹽霧試驗Kb要求使用整機進行試驗，并且要按照使用狀態放入鹽霧箱內，以相同的狀態進行鹽霧與濕熱存儲，在每個貯存周期的第7天，應進行整機的功能試驗。

根據新指南鹽霧試驗Kb要求進行4個噴霧周期。每個周期連續噴霧時間為2小時，隨后是6天22小時的濕熱貯存期。在噴霧階段，除了樣機擺放方式要按正常的使用狀態擺放外，其他設置條件與鹽霧試驗Ka一致。噴霧階段結束后，需要轉換到濕熱貯存階段，這可以通過使用具備濕熱功能的單臺鹽霧箱來實現，或者手動將樣品從鹽霧箱轉移到另一臺濕熱試驗箱。但需要注意的是，在手動轉移的情況下，轉移時間不能超過2小時，且該時間包含在濕熱條件的6天22小時之內。濕熱試驗箱的試驗用水也應在溫度為25℃±2K時電導率不高于20μs/cm的蒸餾水或去離子水。

試驗結束后，鹽霧試驗Ka與鹽霧試驗Kb對樣品的處理方式存在不同之處。對于鹽霧試驗Ka有以下步驟：首先，需要用流動的水輕輕去除樣品表面的鹽類沉積物。其次，在蒸餾水（可以用超純水機制造的純凈水代替）中漂洗，注意水溫不應超過35℃。再次，將樣品放置在正常的大氣環境中，讓其恢復1～2小時（鹽霧試驗Kb結束后則應將實驗設備放置在正常大氣條件下，讓其恢復4～6小時，條件允許的話，可以將其放入大氣箱中）。從次，立即進行絕緣電阻的測量和性能試驗。最后，在暴露完成后，應檢查樣品，以確認其任何惡化或侵蝕（如果有的話）僅限于表面。

三、鹽霧試驗需要的設備及物料要求

通過閱讀上文可知，在鹽霧試驗中，確保試驗的準確性和可靠性不僅依賴于鹽霧試驗箱本身，還涉及一系列輔助設備的配合使用。制造試驗用水需要超純水機來確保水質達到試驗標準，配置鹽溶液濃度需要電子稱和鹽度計來調節濃度，調整鹽溶液pH值需要pH計來實現，調整沉降量需要合適功率的氣源，擺放樣品時需要傾角儀確定樣品擺放的角度。若進行交變試驗，鹽霧箱需要具備濕熱試驗功能，或者配備符合要求的濕熱箱。在化學試劑方面，需要使用化學純以上的氯化鈉、分析純鹽酸、氫氧化鈉或碳酸氫鈉溶液，這些試劑的質量直接影響到試驗結果的準確性。

為了保障試驗設備的精度和可靠性，建議每年由有資質的計量單位或公司對設備進行計量校對。這樣可以確保設備在長時間使用后仍然保持準確的測量結果。

四、結論

鹽霧試驗作為一種常用的腐蝕測試方法，通過模擬海洋環境中的鹽霧條件，對電氣電子產品材料的抗腐蝕性能進行評估。這種試驗方法能夠提供一種相對快速和簡便的方式來預測產品在海洋環境中的耐久性。雖然它不能完全模擬實際使用條件下的所有腐蝕因素，但它仍然是一種有效的篩選工具，可以幫助制造商識別潛在的腐蝕問題，并采取相應的措施來改善產品的抗腐蝕性能。

然而，為了確保鹽霧試驗結果的準確性和可靠性，必須嚴格控制試驗過程中的每一個環節。這包括確保試驗設備的正常運行，選擇合適的鹽霧濃度和溫度，以及正確處理和準備測試樣品。只有在這些條件下，才能準確了解產品的實際性能，并據此進行有針對性的改進。

參考文獻：

［1］GD0192024《電氣電子產品型式認可試驗指南》［Z］.2024.

［2］IEC"60068211"Environmental"testingPart"211：Test"methodsTestKa：Salt"mist［Z］.2021.

［3］IEC"60068252"Environmental"testing""Part"2：TestsTest"Kbsalt"mist，cyclic（sodium"chloride"solution）［Z］.2017.

［4］趙杰，張靜.pH計和電導率儀的水分析解決方案分析［J］.電子世界，2016（1）：119121.

基金項目：由福建省產品質量檢驗研究院科技計劃項目（KY202331A）資助

作者簡介：葉俊杰（1992—"），男，漢族，福建漳州人，本科，中級職稱，研究方向：環境可靠性。