如何正确操作盐雾试验?常用中性盐雾试验标准差异超详解析!

2020-10-25 11:43:00

     盐雾腐蚀是一种常见的海洋性大气腐蚀,它的主要腐蚀成分是氯化钠,其破坏区域主要发生在沿海地区。盐雾试验是一种主要利用盐雾实验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或材料耐腐蚀性能的环境试验。盐雾试验分为中性盐雾试验(NSS)、乙酸盐雾试验(AASS)和铜加速乙酸盐雾试验(CASS)。其中,中性盐雾适用范围最广,可用于考核各类无机或有机覆盖层产品的耐腐蚀性能。乙酸盐雾和铜加速乙酸盐雾则适用于铜+镍+铬或镍+铬装饰性镀层,也适用于铝的阳极转化膜。


1、中性盐雾标准 

灼热丝试验仪

标准是对重复性事物和概述所做的统一规定。中性盐雾试验标准是对盐雾试验条件,如温湿度、氯化钠溶液浓度、pH值等做的明确而具体的规定;另外还对盐雾试验箱性能提出技术要求。常用的中性盐雾试验标准,见表1。


表1  实验室常使用的中性盐雾试验标准

试验标准号标准名称包含的盐雾试验方法
GB/T 10125-2012/ISO 9227:2006;ISO 9227:2017人造气氛腐蚀试验 盐雾试验NSS、AASS、CASS
GB/T 2423.17-2008/IEC 60068-2-11:1981电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ka:盐雾试验NSS
GB/T 1771-2007/ISO 7253:1996色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定NSS
ASTM B117-18操作盐雾试验的标准实施规程NSS
GMW 3286-16中性盐雾试验NSS
JIS Z 2371:2015盐雾试验NSS、AASS、CASS
GJB 150.11A-2009军用装备实验室环境试验方法 第11部分:盐雾试验NSS


2、标准差异分析 

灼热丝试验仪

中性盐雾试验采用5%的氯化钠盐溶液,即pH值调节在中性范围(6-7)作为喷雾用的溶液。试验温度均采取35℃,盐雾沉降率在1~2mL/80cm2·h之间。目前,不同国家、行业、厂家的盐雾试验不完全一样,形成了很多的盐雾试验标准。笔者针对使用频次最高的5种中性盐雾试验标准分别从五个方面进行分析。


2.1盐溶液


盐雾试验需要用到氯化钠溶液作为腐蚀介质,因此所用的氯化钠溶液要符合一定的要求,见表2。


表2 不同标准的氯化钠、水及溶液的要求

试验标准氯化钠的要求水质要求溶液浓度要求pH值要求
GB/T 10125-2012/ISO 9227:2006化学纯或化学纯以上电导率不超过20μS/cm的蒸馏水或去离子水(50±5)g/L,在25℃时,配制的溶液密度在1.029~1.036范围内。6.5~7.2(收集液,测量温度25℃±2℃)
IEC 60068-2-11:1981/GB/T 2423.17-2008高品质,干燥时,碘化钠的含量0.1%,杂质总含量不超过0.3%蒸馏水或去离子水(5±1)%(质量比)6.5~7.2在(35±2)℃时
GB/T 1771-2007/ISO 7253:1996白色,质量分数≥99.5%,基本上不含铜和镍,碘化钠的质量分数≤0.1%至少纯度为三级(50±5)g/L6.5~7.2(收集液)
ASTM B117-18杂质总含量不超过0.3%,卤化物的含量<0.1%,铜含量<0.3ppm满足ASTM D1193的Ⅳ的要求(5±1)%(质量比),在23℃±3℃时,配制的溶液密度在1.026~1.037范围内。6.5~7.2(收集液,测量温度23℃±3℃)
GJB 150.11A-2009干燥时,碘化钠的含量0.1%,杂质总含量不超过0.5%在25℃下,水的pH值为6.5~7.2;推荐使用电阻率为1500Ω˙m~2500Ω˙m(5±1)%(质量比)6.5~7.2在(35±2)℃时


备注:因GMW3286和JIS Z 2371引用的试验条件参考ISO 9227,本文不再细述。


在上述标准要求可以得出,当使用化学纯或以上氯化钠和去离子水时,所有标准均满足要求。但测量溶液的pH时,GB/T 2423.17和GJB 150.11A必须在35℃时测量,增加了pH值的测量难度。


2.2 操作要求


试验时盐雾的温度高低和盐雾沉降率的多少,对试验的腐蚀效果有很大的影响,因此标准中均规定了试验温度和盐雾沉降率。而喷雾压力影响盐溶液收集速率,另外试样的放置角度对盐雾试验也有一定的影响。不同的标准对操作要求也有差异,见表3。


表3 不同标准的操作要求

试验标准试验温度(℃)盐雾沉降率(80cm²单位面积)空气压力试样放置角度
GB/T 10125-2012/ISO 9227:200635±21-2ml/h70~170kPa与垂直面成20°±5°
IEC 60068-2-11:1981/GB/T 2423.17-200835±21-2ml/h无要求试样按正常使用状态
GB/T 1771-2007/ISO 7253:199635±21-2.5ml/h70~170kPa与垂直面成20°±5°
ASTM B117-1835±21-2ml/h83~124 kPa与垂直面成15°~30°
GJB 150.11A-200935±21-3ml/h83~124 kPa试件应按预期的贮存、运输或使用中的技术状态和取向来放置。


从表3可以得出,GB/T 1771和GJB 150.11A要求的盐雾喷雾量更大一些。GB/T 10125、GB/T 1771和ASTM B117对样品放置角度有明确的要求,便于试验人员理解和操作。


2.3 试验前处理


盐雾试验前,标准会要求对试样进行一些处理,以避免试样受到损害而对试验产生不良影响,各标准的试验前处理见表4。


GB/T 10125和GB/T 1771试验前对样品有比较详细的要求,方便试验人员操作。


表4不同标准的试验前处理要求

试验标准试样调节试验前处理试样边缘处理
GB/T 10125-2012/ISO 9227:2006对于有机涂层样品按在温度(23±2)℃和相对湿度(50±2)%RH,空气循环、不受阳光直接暴晒,调节至少16h。清洗,不洗去保护膜。对于有机涂层的划痕处理有明确要求。油漆、石蜡或胶带保护,特殊要求除外。
IEC 60068-2-11:1981/GB/T 2423.17-2008无要求清洁无要求
GB/T 1771在温度(23±2)℃和相对湿度(50±2)%RH,空气循环、不受阳光直接暴晒,调节至少16h。如需划痕,则按划痕要求处理。背面与边缘使用同样的涂覆层
ASTM B117-18无要求清洗,不洗去保护膜。对于有机涂层的划痕处理有明确要求。油漆、石蜡或胶带保护,特殊要求除外。
GJB 150.11A-2009无要求清洁无要求


2.4试样检查与试验时间


盐雾试验中均要求试验不受外界干扰,试验结束后除去试样表面上的试验溶液残留物后干燥,便于试验后结果的判定,评价标准影响对试验结果的直接判定,另外试验时间也决定了产品需要达到什么样的耐腐蚀水平,要求见表5。


试验中开箱检查要求时间与次数尽可能少;试验后用水冲洗,除去试样表面的试验溶液残留物后干燥;本文列举的标准本身没有评价标准,需要在产品设计时制定评判要求。使用不同的判定方法可能出现不同的试验结果。


表5不同标准的检查评价要求和试验时间

试验标准过程检查试验结束后处理评价标准试验时间
GB/T 10125-2012/ISO 9227:2006时间次数尽可能少0.5~1h自然干燥,然后用温度不高于40℃的流动水冲洗,压缩空气吹干。产品标准产品标准
IEC 60068-2-11:1981/GB/T 2423.17-2008无要求自来水冲洗5min,蒸馏水或去离子水冲洗,晃动或气流干燥,恢复1~2h。产品标准产品标准
GB/T 1771/ISO 7253:1996快速检查,不允许样板变干用洁净的温水冲洗,除去试板表面上的试验溶液残留物,立即干燥。产品标准产品标准
ASTM B117-18时间次数尽可能少用温度不高于38℃的清洁流动水冲洗,然后立即干燥。产品标准产品标准
GJB 150.11A-2009无要求在标准大气条件下用流动水轻柔冲洗。产品标准产品标准


2.5试验箱校验


试验箱的校验是对盐雾试验箱的评价,考察盐雾试验箱在规定条件下运行后盐雾腐蚀能不能达到规定的腐蚀效果,即标准试板的质量损失是否能达到标准规定的要求,见表6。


表6不同标准的盐雾试验箱校验要求

试验标准标准板要求试验时间试板质量损失
GB/T 10125-2012/ISO 9227:2006符合ISO 3574的CR4级冷轧碳钢板,150*70*1(mm),4块48h(70±20)g/m²
IEC 60068-2-11:1981/GB/T 2423.17-2008无要求无要求无要求
GB/T 1771符合ISO 3574的CR4级冷轧碳钢板,150*70*1(mm),6块96h(130±20)g/m²
ASTM B117-18符合SAE J1008要求低碳钢板,76*127*0.8mm。48h~168h相应的质量损失
GJB 150.11A-2009无要求无要求无要求


GB/T 2423.17和GJB 150.11A对试验箱校验没有要求,试验时只要腐蚀介质和操作条件满足要求即可。其他标准要求校验时满足质量损失的要求。


2.6  ISO 9227:2017与GB/T 10125-2012/ISO 9227:2006的差异


与2006版本相比,2017版本在样品试验后处理方式方面,根据无机涂层和有机涂层样品提出了更为详细的操作要求。


表7  ISO 9227:2017与ISO 9227:2006试验后

样品处理要求

试验标准试验后处理
GB/T 10125-2012/ISO 9227:2006自然干燥0.5~1h,然后用温度不高于40℃的流动自来水冲洗,接着在距离试样约300mm处用气压不超过200kPa的空气立即吹干。
ISO 9227:20171、金属或无机涂层样品:自然干燥0.5~1h,然后用温度不高于40℃的流动自来水冲洗,接着在距离试样约300mm处用气压不超过200kPa的空气立即吹干。
2、有机涂层样品(有划痕):直接用流动自来水冲洗,对划痕部位按下面任何一种方式进行:
a)用小刀轻轻地剥离与基材失去附着力的涂层;
b)用胶带剥离涂层。
3、有机涂层样品(无划痕):用流动自来水冲洗。


3、结论与建议 

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(1) 在产品耐腐蚀设计时使用中性盐雾试验时,不能只简单注明满足某个标准,否则该技术条件不完善,无法进行盐雾试验。如使用GB/T 10125、GB/T 2423.17、GB/T 1771和ASTM B117时,必须注明试验时间与评价判定标准和量化指标。


(2) 不同的评判方法可出现不同的试验结果,对于不同的部件涂装类型,需要区别对待,如金属镀层可按GB/T 6461进行评价考核,有机涂层类按GB/T 1766或ISO 4628系列标准进行考核,有划线要求的可按ISO 4628-8或ASTM D1654进行。


(3) 当腐蚀介质和操作条件严格控制后,盐雾试验箱参数可以满足不同标准的试验。


(4) 严格控制盐雾试验过程是提供试验重新性的关键。ISO 9227:2017作为一种全球性的、基础性的人工加速腐蚀试验标准,采用它更加符合经济全球化的趋势。ISO 9227:2017标准从试验用水、试剂、盐溶液浓度、溶液pH值、样品放置角度、试验箱性能要求以及试验前后样品的处理方式都给出了详尽、科学和可操作的要求。建议实验室人员在制定盐雾试验操作规范时,采用ISO 9227:2017的标准要求进行制定,形成适合自己的使用规程。



盐雾试验起源

盐雾试验最早可以追溯到1914年,源于美国国家标准局(NBS)。1939年,中性盐雾试验标准ASTM B117基本形成。目前普遍采用的是美国材料协会试验标准ASTM B117和国际标准化组织的标准ISO 9227。各个国家也有各自的标准,如德国标准DIN 50021,英国标准BS 3900 F4,日本标准JIS Z 2371, 法国标准D171058等。我国除国家标准GB/T 10125、GB/T 2423.17和GB/T 1771(相对国际标准ISO 9227、IEC 60068-2-11和ISO 7253)外,还有军用标准GJB 150.11A等。世界各大汽车主机厂也有自己的标准,如通用汽车的GMW3286,日产汽车的NES M0140,福特汽车FLTM BI103-01等。各个试验标准的主体条件基本相同。