金属材料在使用过程中,尤其是在沿海地区或者有腐蚀性介质的工业环境中,很容易发生腐蚀,导致部件生锈、性能下降,影响使用寿命。为了提升金属部件的耐腐蚀能力,通常会在金属表面做防腐处理,比如镀锌、镀镍、镀铬、喷涂防腐涂料、阳极氧化、达克罗处理等,这些防腐层的耐腐蚀能力是衡量表面处理质量的重要指标。盐雾测试是评价金属表面防腐层耐腐蚀性能常用的方法之一,防腐蚀盐雾试验箱能够模拟含盐的潮湿环境,加速金属腐蚀过程,在较短时间内测试防腐层的耐腐蚀能力,广泛应用于五金、汽车零部件、电镀、涂装、紧固件等行业的质量检测。
防腐蚀盐雾试验箱的原理是将配制好的盐溶液通过压缩空气雾化,在密闭的恒温箱内形成盐雾环境,盐雾沉降在放置在箱内的样品表面,经过一定时间后观察样品表面的腐蚀情况,评价防腐层的耐腐蚀能力。常见的盐雾测试类型包括中性盐雾测试(NSS)、乙酸盐雾测试(AASS)、铜加速乙酸盐雾测试(CASS),不同类型的测试使用的溶液成分、测试温度、适用场景不同,其中中性盐雾测试应用广泛,适用于大部分金属防腐层的测试,后两种加速盐雾测试主要用于更耐腐蚀的镀层或者装饰性镀层的测试。
盐雾测试溶液的配制是影响测试结果准确性的关键环节,溶液配制不规范会直接导致测试结果出现偏差。常用的中性盐雾测试溶液,是使用氯化钠和去离子水(或者蒸馏水)配制而成,氯化钠的浓度为5%±0.1%,也就是每100g溶液中含有5g氯化钠。配制时需要注意使用的氯化钠不能含有过多的杂质,尤其是铜、镍这类会加速腐蚀的重金属离子,氯化钠中的碘化钠含量也不能过高,否则会影响测试结果,不能使用普通的食用盐配制溶液,必须使用分析纯等级的氯化钠试剂。配制用水的电导率要符合标准要求,不能使用自来水,因为自来水中含有杂质和矿物质,会影响溶液的pH值和腐蚀效果。
溶液配制完成后,需要调节溶液的pH值,中性盐雾测试的盐雾收集液pH值需要控制在6.5到7.2之间。配制好的溶液可以先用pH试纸初步测试,如果pH值不在范围内,用稀的溶液或者稀盐酸调节,最终测试收集到的沉降盐雾的pH值为准,因为溶液在雾化过程中pH值可能会发生轻微变化。如果是乙酸盐雾测试,需要在5%的氯化钠溶液中加入适量的冰乙酸,将pH值调节到3.1到3.3之间;铜加速乙酸盐雾测试则除了加入冰乙酸,还要加入氯化铜,加速腐蚀过程,缩短测试时间。
溶液配制完成后,就可以开始准备测试样品。测试的金属样品表面不能有油污、氧化皮、划痕等缺陷,因为表面缺陷会优先发生腐蚀,影响测试结果的准确性。样品如果是从大的工件上切割下来的,切割边缘需要用油漆或者蜡进行密封,因为切割边缘没有防腐层,裸露的金属会快速腐蚀,产生的腐蚀液流到样品测试面上,会影响测试结果。样品可以根据产品的实际状态选择平板样品或者带涂层的实际工件,样品上如果有标识,标识位置尽量在不影响观察测试面的位置。
准备工作完成后,将样品放置在箱内的样品架上。样品放置的角度很重要,平板样品通常与垂直方向成15到30度角放置,尽量让样品表面和盐雾沉降的方向平行,保证盐雾能够均匀沉降在样品表面。样品不要平放,因为平放在样品表面会有盐液积聚,影响腐蚀速度。样品之间要保持足够的距离,不要互相接触,也不要碰到箱体壁,避免不同样品之间的腐蚀液互相滴流,影响测试结果。样品放置好后,在箱内放置盐雾收集筒,收集筒放置的位置和样品高度一致,用于收集沉降的盐雾,测试盐雾的沉降量是否符合要求。
关闭箱门后,设置测试参数,中性盐雾测试的箱内温度通常设置为35℃,饱和桶温度设置为47℃左右,设置好测试时长,根据不同产品的标准要求,测试时长从几十小时到上千小时不等。设备启动后,盐溶液会被压缩空气雾化,喷入测试舱内形成盐雾环境。测试过程中要定期检查设备运行状态,查看压缩空气压力是否在正常范围,盐溶液的余量是否充足,盐雾沉降量是否符合要求,通常标准要求盐雾沉降量为每80平方厘米面积上每小时沉降1到2ml。测试过程中尽量不要频繁打开箱门,避免箱内温度波动和盐雾泄漏,如果需要观察样品状态,尽量缩短开门时间。
测试达到设定时长后,停止测试,取出样品。取出样品后不要立即观察,先用流动的清水轻轻冲洗掉样品表面残留的盐溶液,用冷风轻轻吹干,然后再进行观察评价。评价时通常观察样品表面的腐蚀点数量、腐蚀面积大小、是否出现起泡、生锈、脱落等现象,不同产品的标准对腐蚀等级有明确的评级方法,可以对照标准评级,判断样品是否合格。比如紧固件产品通常要求经过多少小时盐雾测试后不出现红锈,涂装件则要求不出现起泡、脱落、锈蚀等缺陷。
日常使用防腐蚀盐雾试验箱时,每次测试完成后要及时清理箱内的残留盐液和腐蚀产物,用清水冲洗箱体内部,擦干后保持箱内干燥,避免残留的盐液腐蚀箱体。定期检查饱和桶的水位,及时补充去离子水,避免干烧;定期清理喷雾喷嘴,防止盐结晶堵塞喷嘴,影响喷雾效果;长期不使用设备时,要将箱内、管路内的溶液排干净,清洗干净后干燥存放。