什么腐蝕，怎么看待腐蝕

鹽霧腐蝕背景及機(jī)理

鹽霧腐蝕是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕，大氣中含有氧氣、濕度、溫度變化和污染物等均構(gòu)成了相關(guān)的腐蝕成分和因素。

鹽霧對金屬材料的腐蝕，主要是導(dǎo)電的鹽溶液滲入金屬內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，形成“低電位金屬－電解質(zhì)溶液－高電位雜質(zhì)”微電池系統(tǒng)，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。

陽極：金屬失去電子而變成金屬陽離子，并以水化離子的形式進(jìn)入溶液，同時(shí)把相當(dāng)?shù)碾娮恿粼诮饘僦小?/p>

Me+nH2O           Me2+· nH2O+2e- 

陰極：留在陰極金屬中的剩余電子，被氧去極化，還原并吸收電子，成為氫氧根離子。

O2+nH2O+4e-           4OH-

電解液：氯化鈉離解而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)成金屬腐蝕物。

2Me2++2Cl-+2OH-            MeCl2·Me(OH)2

鹽霧腐蝕破壞過程中起主要作用的是氯離子。它具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，容易穿透金屬氧化層進(jìn)入金屬內(nèi)部，破壞金屬的鈍態(tài)。同時(shí)，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(hù)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(jī)理還受溶解于鹽溶液里（實(shí)質(zhì)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(yàn)過程中持續(xù)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(tài)。腐蝕產(chǎn)物的形成，使?jié)B入金屬缺陷里的鹽溶液的體積膨脹，因此增加了金屬的內(nèi)部應(yīng)力，引起應(yīng)力腐蝕，導(dǎo)致保護(hù)層鼓起。

鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是對鹽霧試驗(yàn)條件，如溫度、濕度、氯化鈉溶液濃度和PH值等做的明確具體規(guī)定，另外還對鹽霧試驗(yàn)箱性能提出技術(shù)要求。同種產(chǎn)品采用哪種鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)鹽霧試驗(yàn)的特性和金屬的腐蝕速度及對鹽霧的敏感程度選擇。

鹽霧測試標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)：

• ISO 7253-1996(涂料)

• BS 3900-F12-1997(涂料)

• BS 7479:1991

• IEC 60068-2-11:1981

• GB/T 10125-1997(涂料)

• GB 2423.17-2008

• DIN 50021-1988

酸性鹽霧測試標(biāo)準(zhǔn)：

• ASTM B368-09

• ISO 9227-2006

• DIN 50021-1988

• BS 7479:1991

銅離子加速鹽霧測試標(biāo)準(zhǔn)：

• ASTM B368-09

• ISO 9227-2006

• DIN 50021-1988

• BS 7479:1991

循環(huán)鹽霧測試標(biāo)準(zhǔn)：

• ASTM D6899-2003

• ASTM G85-02e1 Annex A5

• ISO 11997-1:2005

• ISO 11997-2:2000

• SAE J2334:2002

• WSK-M2G299

• GM4298P

• GM4476P

• GM9540P

鹽霧腐蝕的危害

鹽霧腐蝕會(huì)破壞金屬保護(hù)層，使它失去裝飾性，降低機(jī)械強(qiáng)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(dòng)的環(huán)境中，尤為嚴(yán)重；當(dāng)鹽霧降落在絕緣體表面時(shí)，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(gè)數(shù)量級；機(jī)械部件或運(yùn)動(dòng)部件的活動(dòng)部位由于腐蝕物的產(chǎn)生，而增加摩擦力以至造成運(yùn)動(dòng)部件被卡死。

鹽霧測試分類

鹽霧測試分為二大類，一類為天然環(huán)境暴露試驗(yàn)，另一類為人工加速模擬鹽霧環(huán)境試驗(yàn)。與天然環(huán)境相比，人工鹽霧環(huán)境中的氯化物濃度，可以是一般天然環(huán)境鹽霧含量的幾倍或幾十倍，腐蝕速度大大提高，對產(chǎn)品進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，得出結(jié)果的時(shí)間也大大縮短。如在天然暴露環(huán)境下對某產(chǎn)品樣品進(jìn)行試驗(yàn)，待其腐蝕可能要1年，而在人工模擬鹽霧環(huán)境條件下試驗(yàn)，只要24小時(shí)，即可得到相似的結(jié)果。

人工模擬鹽霧試驗(yàn)包括中性鹽霧試驗(yàn)、醋酸鹽霧試驗(yàn)、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)、交變鹽霧試驗(yàn)。

中性鹽霧試驗(yàn)

是出現(xiàn)最早目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種加速腐蝕試驗(yàn)方法。一般情況下，它采用5%的氯化鈉鹽水溶液，溶液PH值調(diào)在中性范圍（6.5～7.2）作為噴霧用的溶液。試驗(yàn)溫度均取35℃，要求鹽霧的沉降率在1～3ml/80cm2.h之間，沉降量一般都是1～2ml/80cm2.h之間。

醋酸鹽霧試驗(yàn)

是在中性鹽霧試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是在5%氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降為3左右，溶液變成酸性，最后形成的鹽霧也由中性鹽霧變成酸性。它的腐蝕速度要比NSS試驗(yàn)快3倍左右。

銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)

是國外新近發(fā)展起來的一種快速鹽霧腐蝕試驗(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。它的腐蝕速度大約是NSS試驗(yàn)的8倍。

交變鹽霧試驗(yàn)

是一種綜合鹽霧試驗(yàn)，它實(shí)際上是中性鹽霧試驗(yàn)加恒定濕熱試驗(yàn)。它主要用于空腔型的整機(jī)產(chǎn)品，通過潮態(tài)環(huán)境的滲透，使鹽霧腐蝕不但在產(chǎn)品表面產(chǎn)生，也在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生。它是將產(chǎn)品在鹽霧和濕熱兩種環(huán)境條件下交替轉(zhuǎn)換，最后考核整機(jī)產(chǎn)品的電性能和機(jī)械性能有無變化。

影響鹽霧測試的因素

影響鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的主要因素包括：試驗(yàn)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。

試驗(yàn)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(dāng)相對濕度達(dá)到或超過這個(gè)臨界濕度時(shí)，鹽將潮解而形成導(dǎo)電性能良好的電解液。當(dāng)相對濕度降低，鹽溶液濃度將增加直至析出結(jié)晶鹽，腐蝕速度相應(yīng)降低。

試驗(yàn)溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。國際電工委員會(huì)IEC60355：1971《AN APPRAISALOFTHE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTINGFORATMOSPHERICCORROSION》標(biāo)準(zhǔn)指出：“溫度每升高10℃，腐蝕速度提高2～3倍，電解質(zhì)的導(dǎo)電率增加10～20%”。這是因?yàn)闇囟壬撸肿舆\(yùn)動(dòng)加劇，化學(xué)反應(yīng)速度加快的結(jié)果。對于中性鹽霧試驗(yàn)，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為試驗(yàn)溫度選在35℃較為恰當(dāng)。如果試驗(yàn)溫度過高，鹽霧腐蝕機(jī)理與實(shí)際情況差別較大。

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(guān)。濃度在5%以下時(shí)鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而增加；當(dāng)濃度大于5%時(shí)，這些金屬的腐蝕速度卻隨著濃度的增加而下降。上述這種現(xiàn)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(guān)。在低濃度范圍內(nèi)，氧含量隨鹽濃度的增加而增加，但是，當(dāng)鹽濃度增加到5%時(shí)，氧含量達(dá)到相對的飽和，如果鹽濃度繼續(xù)增加，氧含量則相應(yīng)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。

樣品的放置角度

樣品的放置角度對鹽霧試驗(yàn)的結(jié)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(shí)，它的投影面積最大，樣品表面承受的鹽霧量也最多，因此腐蝕最嚴(yán)重。研究結(jié)果表明：鋼板與水平線成45度角時(shí)，每平方米的腐蝕失重量為250g，鋼板平面與垂直線平行時(shí)，腐蝕失重量為每平方米140g。GB/T2423.17-93標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“平板狀樣品的放置方法，應(yīng)該使受試面與垂直方向成30度角?！?/p>

鹽溶液的pH值

鹽溶液的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)腐蝕性也越強(qiáng)。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等電鍍件的鹽霧試驗(yàn)表明,鹽溶液的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)酷1.5～2.0倍。由于受到環(huán)境因素的影響，鹽溶液的pH值會(huì)發(fā)生變化。

鹽霧沉降量和噴霧方式

鹽霧顆粒越細(xì)，所形成的表面積越大，被吸附的氧量越多，腐蝕性也越強(qiáng)。自然界中90%以上鹽霧顆粒的直徑為1微米以下，研究成果表明：直徑1微米的鹽霧顆粒表面所吸附的氧量與顆粒內(nèi)部溶解的氧量是相對平衡的。鹽霧顆粒再小，所吸附的氧量也不再增加。

傳統(tǒng)的噴霧方法包括氣壓噴射法和噴塔法，最明顯的缺點(diǎn)是鹽霧沉降量均勻性較差，鹽霧顆粒直徑較大。超聲霧化法借用超聲霧化原理將鹽溶液直接霧化成鹽霧并通過擴(kuò)散進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)，解決了鹽霧沉降量均勻性差的問題，而且鹽霧顆粒直徑更小。不同的噴霧方法對鹽溶液的pH值也會(huì)產(chǎn)生影響。

不使用壓縮空氣的超聲霧化法對鹽溶液pH值的影響不大,而利用壓縮空氣噴霧的氣壓噴射法和噴塔法，鹽溶液的pH值變化明顯。