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鹽霧試驗技術分析與探討
鹽霧試驗技術分析與探討
摘要：分析鹽霧試驗技術對試驗結果的影響，并從鹽霧腐蝕機理、影響鹽霧腐蝕的因素包括試驗溫濕度、鹽溶液的濃度、樣品放置角度、鹽溶液的pH值、鹽霧沉降量和噴霧方式以及試驗結果表述等方面對提高鹽霧試驗結果的有效性進行了探討。
一、鹽霧腐蝕的危害
鹽霧腐蝕會破壞金屬保護層，使它失去裝飾性，降低機械強度；一些電子元器件和電器線路，由于腐蝕而造成電源線路中斷，特別是在有振動的環境中，尤為嚴重；當鹽霧降落在絕緣體表面時，將使表面電阻降低；絕緣體吸收鹽溶液后，它的體積電阻將降低四個數量級；機械部件或運動部件的活動部位由于腐蝕物的產生，而增加了磨擦力以至造成運動部件被卡死。
二、鹽霧腐蝕機理
鹽霧對金屬材料的腐蝕，主要是導電的鹽溶液滲入金屬內部發生電化學反應，形成“低電位金屬－電解質溶液－高電位雜質"微電池系統，發生電子轉移，作為陽極的金屬出現溶解，形成新的化合物即腐蝕物。金屬保護層和有機材料保護層也同樣，當作為電解質的鹽溶液滲入內部后，便會形成以金屬為電極和金屬保護層或有機材料為另一電極的微電池。
鹽霧腐蝕破壞過程中起主要作用的是氯離子。它具有很強的穿透本領，容易穿透金屬氧化層進入金屬內部，破壞金屬的鈍態。同時，氯離子具有很小的水合能，容易被吸附在金屬表面，取代保護金屬的氧化層中的氧，使金屬受到破壞。
除了氯離子外，鹽霧腐蝕機理還受溶解于鹽溶液里（實質上是溶解在試樣表面的鹽液膜）氧的影響。氧能夠引起金屬表面的去極化過程，加速陽極金屬溶解，由于鹽霧試驗過程中持續噴霧，不斷沉降在試樣表面上的鹽液膜，使含氧量始終保持在接近飽和狀態。腐蝕產物的形成，使滲入金屬缺陷里的鹽溶液的體積膨脹，因此增加了金屬的內部應力，引起了應力腐蝕，導致保護層鼓起。
三、影響鹽霧腐蝕的因素
影響鹽霧試驗結果的主要因素包括：試驗溫濕度、鹽溶液的濃度、樣品放置角度、鹽溶液的pH值、鹽霧沉降量和噴霧方式等。
1．試驗溫濕度
溫度和相對濕度影響鹽霧的腐蝕作用。金屬腐蝕的臨界相對濕度大約為70%。當相對濕度達到或超過這個臨界濕度時，鹽將潮解而形成導電性能良好的電解液。當相對濕度降低，鹽溶液濃度將增加直至析出結晶鹽，腐蝕速度相應降低。
試驗溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。電工委員會IEC60355：1971《AN APPRAISAL OF THE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTING FOR ATMOSPHERIC CORROSION》標準指出：“溫度每升高10℃，腐蝕速度提高2～3倍，電解質的導電率增加10～20%"。這是因為溫度升高，分子運動加劇，化學反應速度加快的結果。對于中性鹽霧試驗，大多數學者認為試驗溫度選在35℃較為恰當。如果試驗溫度過高，鹽霧腐蝕機理與實際情況差別較大。
2．鹽溶液的濃度
鹽溶液的濃度對腐蝕速度的影響與材料和覆蓋層的種類有關。濃度在5%以下時鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而增加；當濃度大于5%時，這些金屬的腐蝕速度卻隨著濃度的增加而下降。上述這種現象可以用鹽溶液里的氧含量來解釋，鹽溶液里的氧含量與鹽的濃度有關，在低濃度范圍內，氧含量隨鹽濃度的增加而增加，但是，當鹽濃度增加到5%時，氧含量達到相對的飽和，如果鹽濃度繼續增加，氧含量則相應下降。氧含量下降，氧的去極化能力也下降即腐蝕作用減弱。但對于鋅、鎘、銅等金屬，腐蝕速度卻始終隨著鹽溶液濃度的增加而增加。
3．樣品的放置角度
樣品的放置角度對鹽霧試驗的結果有明顯影響。鹽霧的沉降方向是接近垂直方向的，樣品水平放置時，它的投影面積zui大，樣品表面承受的鹽霧量也zui多，因此腐蝕zui嚴重。研究結果表明：鋼板與水平線成45度角時，每平方米的腐蝕失重量為250 g，鋼板平面與垂直線平行時，腐蝕失重量為每平方米140 g。GB/T2423.17-93標準規定“平板狀樣品的放置方法，應該使受試面與垂直方向成30度角。"
4．鹽溶液的pH值
鹽溶液的pH值是影響鹽霧試驗結果的主要因素之一。pH值越低，溶液中氫離子濃度越高，酸性越強腐蝕性也越強。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等電鍍件的鹽霧試驗表明, 鹽溶液的pH值為3.0的醋酸鹽霧試驗（ASS）的腐蝕性比pH值為6.5～7.2的中性鹽霧試驗（NSS）嚴酷1.5～2.0倍。
由于受到環境因素的影響，鹽溶液的pH值會發生變化。為此國內外的鹽霧試驗標準對鹽溶液的pH值范圍都作了規定，并提出穩定試驗過程中鹽溶液 pH值的辦法,以提高鹽霧試驗結果的重現性。