據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年約有1億噸金屬被腐蝕報(bào)廢，占年產(chǎn)量的20%~40%。此外，隨著工業(yè)化的進(jìn)程，腐蝕問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。美國(guó)的腐蝕消耗(材料消耗和腐蝕)1949年為50億美元，1975年為700億美元，1985年為1680億美元，比1949年增長(zhǎng)了80多倍。據(jù)估計(jì)，全年因腐蝕而報(bào)廢的鋼鐵設(shè)備相當(dāng)于年產(chǎn)量的30%。顯然，金屬構(gòu)件的破壞價(jià)值遠(yuǎn)大于金屬材料。發(fā)達(dá)國(guó)家每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占GDP的2% ~ 4%；美國(guó)每年因?yàn)楦g多消耗3.4%的能源；我國(guó)每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失至少200億。腐蝕的大危害不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)損失上，還會(huì)帶來(lái)重大的人員傷亡、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)，阻礙新技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)自然資源的流失。
鹽霧腐蝕的背景和機(jī)理
它是由環(huán)境引起的腐蝕性物質(zhì)或其性質(zhì)的破壞或退化。大部分腐蝕發(fā)生在大氣環(huán)境中，大氣環(huán)境中含有腐蝕成分和氧氣、濕度、溫度變化、污染物等因素。
鹽霧腐蝕是一種常見(jiàn)且具破壞性的大氣腐蝕。鹽霧是指氯化物氣氛，其主要腐蝕成分是氯化鈉。金屬材料表面的鹽霧腐蝕是氯離子透過(guò)金屬表面的氧化層和保護(hù)層與金屬內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)造成的。同時(shí)，氯離子含有一定的水化能，容易被吸附在金屬表面的孔隙和裂紋擠出并取代氯化物層中的氧，使不溶性氧化物變成可溶性氯化物，使鈍化表面變成活性表面，對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生極其惡劣的不良反應(yīng)。
陽(yáng)極:金屬失去電子，變成金屬陽(yáng)離子，以水合離子的形式進(jìn)入溶液，同時(shí)在金屬中留下相當(dāng)數(shù)量的電子。
陰極:留在陰極金屬中的剩余電子被氧去極化，還原并被吸收成氫氧根離子。
電解質(zhì):氯化鈉離解生成鈉離子和氯離子，部分氯離子、金屬離子和氫氧根離子反應(yīng)生成金屬腐蝕劑。
鹽霧腐蝕危害
1)鹽霧腐蝕會(huì)破壞金屬保護(hù)層，使其失去裝飾性，降其機(jī)械強(qiáng)度；
2)某些電子元件和電路因腐蝕而中斷，尤其是在振動(dòng)環(huán)境中。
3)鹽霧落在絕緣子表面時(shí)，表面電阻會(huì)降；絕緣子吸收鹽溶液后，其體積電阻會(huì)下降四個(gè)數(shù)量級(jí)；
4)機(jī)械零件的運(yùn)動(dòng)部件或運(yùn)動(dòng)部件因腐蝕而增加摩擦力，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件被卡住。
金屬材料的鹽霧腐蝕試驗(yàn)
鹽霧試驗(yàn)分為自然環(huán)境暴露試驗(yàn)和人工加速模擬環(huán)境試驗(yàn)。后者是利用鹽霧試驗(yàn)箱，通過(guò)人工方法在其容積空間內(nèi)制造鹽霧環(huán)境，來(lái)評(píng)定產(chǎn)品的耐鹽霧腐蝕性能。
與自然環(huán)境相比，鹽霧環(huán)境中氯化物的鹽濃度可以是一般自然環(huán)境中鹽霧含量的幾倍或幾十倍，大大提高了腐蝕速率，大大縮短了產(chǎn)品鹽霧試驗(yàn)得出結(jié)果的時(shí)間。例如，如果產(chǎn)品樣品在自然暴露環(huán)境中測(cè)試，可能需要一年時(shí)間才能腐蝕，而如果在人工模擬鹽霧環(huán)境中測(cè)試，只需要24小時(shí)就可以得到類似的結(jié)果。但是人工加速模擬試驗(yàn)還是和自然環(huán)境不一樣，所以不能替代。
適用范圍
1)在鋼表面電鍍銅+鎳+鉻或鎳+鉻；
2)在銅或銅合金表面鍍鎳+鉻；
3)300系列或400系列不銹鋼表面鍍鎳+鉻；
4)在鋁或鋁合金表面電鍍銅+鎳+鉻；
5)在鋅合金表面電鍍銅+鎳+鉻；
6)塑料電鍍件。
測(cè)試方法
中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))
是目前應(yīng)用早、廣泛的加速腐蝕試驗(yàn)方法。它使用5%的氯化鈉鹽溶液，溶液的PH值被調(diào)節(jié)到中性范圍(6 ~ 7)作為噴灑溶液。試驗(yàn)溫度為35℃，要求鹽霧沉降速率在1 ~ 2ml/80cm·h之間。
醋酸鹽霧試驗(yàn)(ASS試驗(yàn))
它是在中性鹽霧試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。就是在5%的氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降到3左右，溶液變成酸性，后形成的鹽霧由中性鹽霧變成酸性。其腐蝕速度比NSS試驗(yàn)快3倍左右。
銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)(LRHS-663P-RY)
這是國(guó)外新開(kāi)發(fā)的快速鹽霧腐蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度為50℃，鹽溶液中加入少量銅鹽-氯化銅，強(qiáng)烈誘發(fā)腐蝕。其腐蝕速率約為NSS試驗(yàn)的8倍。
交變鹽霧試驗(yàn)
是多方面的鹽霧試驗(yàn)，實(shí)際上是中性鹽霧試驗(yàn)加上恒濕試驗(yàn)。主要用于腔體式整機(jī)產(chǎn)品。通過(guò)潮濕環(huán)境的滲透，鹽霧腐蝕不僅發(fā)生在產(chǎn)品表面，也發(fā)生在產(chǎn)品內(nèi)部。就是將產(chǎn)品在鹽霧和濕熱下交替轉(zhuǎn)換，后檢查整個(gè)產(chǎn)品的電學(xué)和力學(xué)性能是否有變化。
GB/T 10125中四種鹽霧試驗(yàn)方法的比較
影響因素
影響鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的主要因素包括:溫濕度、鹽溶液濃度、樣品放置角度、鹽溶液pH值、鹽霧沉降量和噴霧方式等。
1)測(cè)試溫度和濕度
溫度和相對(duì)濕度影響鹽霧腐蝕。金屬腐蝕的臨界相對(duì)濕度約為70%。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到或超過(guò)這個(gè)臨界濕度時(shí)，鹽就會(huì)潮解，形成導(dǎo)電性好的電解質(zhì)。當(dāng)相對(duì)濕度降時(shí)，鹽溶液的濃度會(huì)增加，直至結(jié)晶鹽析出，腐蝕速率相應(yīng)降。試驗(yàn)溫度越高，鹽霧腐蝕速度越快。對(duì)于中性鹽霧試驗(yàn)，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為35℃的試驗(yàn)溫度較為合適。
2)鹽溶液的濃度
鹽濃度對(duì)腐蝕速率的影響與材料和涂層的類型有關(guān)。當(dāng)濃度低于5%時(shí)，鋼、鎳和黃銅的腐蝕速率隨濃度的增加而增加。當(dāng)濃度大于5%時(shí)，這些金屬的腐蝕速率隨著濃度的增加而降。
3)樣品的放置角度
樣品放置角度對(duì)鹽霧試驗(yàn)結(jié)果有影響。鹽霧的沉降方向接近垂直方向。試樣水平放置時(shí)，其投影面積大，試樣表面承受鹽霧多，因此腐蝕嚴(yán)重。GB/T2423.17-93標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“平板試樣的放置方法應(yīng)使被測(cè)表面與垂直方向成30度角。
4)鹽溶液的pH值
溶液的pH值是影響鹽霧試驗(yàn)結(jié)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(qiáng)，腐蝕性越強(qiáng)。鐵/鋅、鐵/鎘、鐵/銅/鎳/鉻等電鍍件的鹽霧試驗(yàn)表明，pH值為3.0的醋酸鹽霧試驗(yàn)(ASS)的腐蝕性比pH值為6.5 ~ 7.2的中性鹽霧試驗(yàn)(NSS)嚴(yán)重1.5 ~ 2.0倍。
5)鹽霧沉降量和噴霧方式
6)測(cè)試的持續(xù)時(shí)間
結(jié)果判斷
鹽霧試驗(yàn)的目的是評(píng)定產(chǎn)品或金屬材料的耐鹽霧腐蝕性能，對(duì)鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的判斷就是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的判斷。判斷結(jié)果是否正確合理，是正確衡量產(chǎn)品或金屬耐鹽霧腐蝕性能的關(guān)鍵。鹽霧試驗(yàn)結(jié)果是通過(guò)評(píng)級(jí)、稱重、腐蝕物質(zhì)外觀和腐蝕數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)判斷的。
1)評(píng)級(jí)判定法:將腐蝕面積占總面積的比例按照一定的方法劃分為若干等級(jí)，以某一等級(jí)作為合格判定的依據(jù)，適用于平板樣品的評(píng)定。
2)稱重判斷法:通過(guò)腐蝕試驗(yàn)前后樣品的重量變化，計(jì)算腐蝕損失的重量(或增重)來(lái)判斷樣品的耐腐蝕質(zhì)量，適用于評(píng)價(jià)某些金屬的耐腐蝕質(zhì)量。
3)腐蝕外觀判斷法:是一種定性的判斷方法，通過(guò)產(chǎn)品在鹽霧腐蝕試驗(yàn)后是否有腐蝕現(xiàn)象來(lái)判斷樣品。一般產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)多采用這種方法。
4)腐蝕數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法:主要用于分析和統(tǒng)計(jì)腐蝕情況，不專門用于判斷某一具體產(chǎn)品的質(zhì)量。
