鹽霧腐蝕試驗可以模擬出大氣環(huán)境下的鹽霧腐蝕,并且加快整個腐蝕進度,在短時間內(nèi)就可以得到試驗結(jié)果,在汽車行業(yè)發(fā)揮重要作用,可以測試產(chǎn)品的可靠性及品質(zhì)。最開始出現(xiàn)的鹽霧試驗類型為中性鹽霧試驗,腐蝕環(huán)境貼近中性,在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了各類試驗,例如ASS、CASS 等,后續(xù)研發(fā)出了交變鹽霧試驗,可以循環(huán)濕熱、鹽霧和干燥等階段,實現(xiàn)對各種環(huán)境的交替轉(zhuǎn)換,可以有效測試產(chǎn)品性能,現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)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(huán)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(fā)生電化學反應(yīng),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(chǎn)品內(nèi)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(tài),較天然環(huán)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(huán)境的幾倍到幾十倍,這樣可以快速在實驗室顯現(xiàn)出現(xiàn)金屬材料的腐蝕情況。在實驗室24h 時間就可以模擬出天然環(huán)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(jié)果較為準確,在鹽霧試驗過程中,會在實驗室配備大量專業(yè)的模擬設(shè)備,實現(xiàn)對鹽霧環(huán)境條件的監(jiān)測,屬于環(huán)境試驗的一種。
2 鹽霧試驗的種類
2.1 中性鹽霧試驗 現(xiàn)階段,最為常用的試驗方法就是中性鹽霧試驗,也是出現(xiàn)最早的試驗方法。在中性鹽霧試驗過程中,要連續(xù)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·80 cm2)的沉降量,將鹽霧沉降到被測物體表面,然后根據(jù)實際需求確定試驗時間,確定腐蝕情況[1]。
2.2 醋酸鹽霧試驗 在中性鹽霧試驗的基礎(chǔ)上,開發(fā)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(diào)節(jié)pH 值的作用,迅速將實驗室pH調(diào)節(jié)為酸性(pH 值大概在3 左右),這樣鹽霧的性質(zhì)發(fā)生改變,被測物件處于酸性鹽霧環(huán)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(jīng)濟飛速發(fā)展,同時也帶動工業(yè)發(fā)展,鹽霧試驗的腐蝕速度也需不斷加快,所以更多的產(chǎn)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(shè)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(huán),這樣可以讓模擬環(huán)境更加貼近現(xiàn)實生活,被測部件處于潮態(tài)環(huán)境,不僅腐蝕表面,還會對產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生一定的腐蝕,在交變鹽霧試驗過程中,會交替轉(zhuǎn)換兩種環(huán)境,一種為鹽霧環(huán)境,另一種為濕熱環(huán)境,在模擬試驗結(jié)束以后,可以檢測電性能及機械性能,主要用于測試空腔型整機產(chǎn)品[2]。
3 循環(huán)腐蝕鹽霧試驗特點
3.1 加速性 循環(huán)腐蝕鹽霧試驗的加速性主要體現(xiàn)在3個方面。
1)鹽霧持續(xù)噴射,保證表面腐蝕持續(xù)進行。在循環(huán)鹽霧腐蝕過程中,會將定量的鹽霧噴射出去,被測件會出現(xiàn)一系列的變化,包括生銹、氣泡等,而鹽霧在這個過程中持續(xù)供應(yīng),可以持續(xù)腐蝕被測件。
2)濕熱階段鹽霧積累會擴散到被測件內(nèi)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(huán)境下向內(nèi)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(huán)腐蝕鹽霧試驗過程中,被測件始終處于循環(huán)交替的狀態(tài),傳統(tǒng)鹽霧試驗方法過于簡單,僅僅在被測件的表面出現(xiàn)嚴重腐蝕,雖然會滲透到內(nèi)部,但是腐蝕模擬會偏離實際情況,而循環(huán)交替腐蝕將干燥、濕熱及鹽霧3個狀態(tài)循環(huán)交替,模擬的環(huán)境更加貼近真實,加快測試速度,同時讓試驗結(jié)果更加準確真實。
3.2 復(fù)雜性 循環(huán)鹽霧實驗?zāi)M出的環(huán)境更加貼近大氣環(huán)境,并且循環(huán)組成較多,可以結(jié)合實際測試需求合理選擇,盡可能貼近使用環(huán)境,試驗的復(fù)雜性更高。由于循環(huán)鹽霧腐蝕需要切換多個循環(huán)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(jīng)可以利用單個試驗箱完成所有的試驗任務(wù),但是目前國產(chǎn)試驗箱無法支持所有試驗,一些進口產(chǎn)品能夠完成。
4 汽車材料用循環(huán)鹽霧標準方法
循環(huán)鹽霧試驗最早應(yīng)用在汽車行業(yè),可以有效評價產(chǎn)品的可靠性,主要有以下3 種循環(huán)鹽霧標準方法。
4.1 CCT循環(huán) 該方法主要以中性鹽霧方法作為基礎(chǔ),增加干燥、濕熱2個環(huán)節(jié),后續(xù)經(jīng)過多次優(yōu)化改進,已經(jīng)發(fā)展到CCT IV,也是目前受到行業(yè)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(xù)75min,干燥溫度濕度為60℃及30%以下,持續(xù)160min,再次經(jīng)歷濕熱階段[3]。
4.2 GMW 14872 該方法最早應(yīng)用在美國,采取疊加環(huán)境組合,環(huán)境溫度為25℃及45%相對濕度,持續(xù)8 h 后進入濕熱階段,接下來進入干燥環(huán)節(jié),該方法可以根據(jù)實際環(huán)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(jié)合汽車測試部件選擇循環(huán)次數(shù)。
4.3 SAE J2334 該方法為國際發(fā)布的標準方法,溫度為25 ℃,相對濕度為45%,持續(xù)8 h 進入到濕熱階段,溫度提升至50 ℃,濕度達到100%,持續(xù)6 h 進入到鹽霧階段,最后為干燥環(huán)節(jié)。該方法干燥時間較長,一般用于測試汽車涂裝類產(chǎn)品。
4.4 PV 1210 該方法主要用于德國,應(yīng)用相對廣泛,地接鹽霧、濕熱及存儲環(huán)境,首先保持中性鹽霧狀態(tài),持續(xù)4 h 后進入環(huán)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(jié)構(gòu)組件。
5 在汽車工業(yè)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(chǎn)品品質(zhì)提出更高的要求,無論在設(shè)計、研發(fā)等階段,都要加強對檢驗手段的合理運用,設(shè)計階段關(guān)注產(chǎn)品功能的同時,還要關(guān)注使用壽命,但是日常環(huán)境無法短時間觀察產(chǎn)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(chǎn)品大部分時間都暴露在空氣中,難免出現(xiàn)鹽霧腐蝕[4]。
5.1 單項試驗 現(xiàn)階段,我國汽車工業(yè)主要采用單項試驗,其中比較關(guān)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(jié)果的準確性,實際結(jié)果與試驗順序關(guān)聯(lián)較大。在長期潮濕和結(jié)露水分蒸發(fā)2 種情況下,會得到完全不同的實驗結(jié)果,而鹽霧試驗會根據(jù)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(fù)同類試件,達到補償?shù)哪康?,但是無法保證實驗室模擬環(huán)境與大氣環(huán)境的相關(guān)性。最開始德國某商協(xié)會就開始研究鹽霧試驗,主要研究方向是試驗環(huán)境與大氣環(huán)境的相關(guān)性,同時根據(jù)研究得到的結(jié)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(tài),重點觀察聯(lián)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?zāi)M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(huán)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(huán)就可以完成測試。即使構(gòu)件擁有多層結(jié)構(gòu),也可以很好地模擬出構(gòu)件的腐蝕過程,單次循環(huán)可以達到大氣環(huán)境測試3 周的效果。如果測試車身內(nèi)腔點火器,以此循環(huán)相當于大氣環(huán)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(gòu)件全部的測試要求,因此出現(xiàn)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(chǔ)上發(fā)展而來,增加了很多不同的模擬環(huán)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(huán),這樣可以讓實驗室環(huán)境更加貼近現(xiàn)實情況,同時還可以達到加快試驗速度的目的?,F(xiàn)階段,國際上已經(jīng)出現(xiàn)大量標準的汽車材料用循環(huán)鹽霧標準方法,例如CCT 循環(huán)、GMW 14872、SAE J2334、PV 1210 等,可以根據(jù)實際需求選擇。在確定循環(huán)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(yù)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(jīng)常會遇到一些難點問題,主要包括以下2個方面。
5.3.1 交變試驗的溫度及氣候控制問題 為了更加貼近現(xiàn)實環(huán)境,鹽霧試驗還可以加入氣候因素,這就要求設(shè)備控制系統(tǒng)擁有對應(yīng)的功能,國外產(chǎn)品基本上采用模塊式結(jié)構(gòu),配備直接溫度控制系統(tǒng),這種系統(tǒng)的各方面性能較為優(yōu)越,在循環(huán)時可以利用輔助熱交換介質(zhì)緩沖,讓試驗箱始終保持穩(wěn)定,溫度及濕度不會出現(xiàn)劇烈變化,這樣才能保證試驗的穩(wěn)定性。除此之外,直接溫度控制系統(tǒng)優(yōu)勢眾多,在接近濕度飽和的狀態(tài)中,也可以持續(xù)試驗。
5.3.2 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(xiàn)環(huán)境狀態(tài)。但是現(xiàn)在已有的方法并不能直接解決恒定噴霧問題,例如空氣調(diào)節(jié)、鹽水供應(yīng)源等,主要是因為鹽水是噴嘴霧化供應(yīng),在工作期間保持恒定的噴射量,關(guān)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(huán)境,保證鹽霧腐蝕結(jié)果的準確性,就需要加強對高科技產(chǎn)品的研發(fā),才能為鹽霧試驗提供更多的產(chǎn)品技術(shù)支持[5]。
6 結(jié)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(huán)境,被廣泛運用到汽車測試工作?,F(xiàn)階段,主要采用循環(huán)腐蝕鹽霧試驗,可以交替轉(zhuǎn)換不同的腐蝕環(huán)境,提高測試的準確性,在鹽霧腐蝕過程中,要結(jié)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(shè)備,才能讓試驗結(jié)果更加真實有效。
鹽霧腐蝕檢測費用,一般來說會檢測方法、材料類型、樣品數(shù)量/規(guī)格、檢測機構(gòu)的不同而有所差異。實際檢測費用容大檢測,與工程師溝通具體的樣品及檢測項目指標,然后就能獲取詳細報價清單了。
容大檢測成立于2008年,是一家專業(yè)第三方研究機構(gòu),擁有CMA和CNAS雙重資質(zhì)。秉承“科學,公正、創(chuàng)新、高效”的質(zhì)量方針,我們服務(wù)超過了40000家客戶,在行業(yè)內(nèi)擁有良好的口碑。 我們的檢測專注于金屬耐腐蝕試驗、材料耐腐測試等金屬腐蝕測試。檢測能力涵蓋了金屬成分分析,金屬金相分析、機械性能檢測、硫化氫腐蝕檢測、閥門檢測等。為您提供鹽霧腐蝕測試服務(wù)。
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