什么是循環腐蝕試驗？鹽霧腐蝕試驗箱如何完成循環腐蝕測試？

大約在1914年，鹽霧法首次被用于測試材料的耐腐蝕性，1939年，中性鹽霧試驗被寫入ASTM B117。傳統的鹽霧標準要求樣品在35°C下持續暴露在濃度為5%的鹽霧中。盡管ASTM B117試驗標準在其80年的應用過程中多次修訂和改進，但人們早就認識到鹽霧試驗的結果與樣品在戶外暴露的實際腐蝕效果不太相符。即便如此，ASTM B117仍然是鹽霧腐蝕試驗的主要標準，廣泛用于涂料、軍事部件和電子元器件的耐腐蝕試驗。

隨著對材料耐腐蝕性要求的提高，工程師和研究人員繼續嘗試開發測試程序，以更準確地模擬室外腐蝕的影響。20世紀60年代和70年代，英國的Harrison和Timmons2,3開發了Prohesion試驗，特別適用于工業保護涂層的腐蝕性測試。近年來，SAE和AISI已經開始發展汽車循環腐蝕試驗。結果令人滿意，并發表了一些文章，日本的研究人員也開發了一些循環腐蝕試驗方法。

什么是循環腐蝕試驗?

循環腐蝕試驗是一種比傳統的恒態暴露更符合實際的鹽霧試驗。因為實際的戶外暴露通常包括潮濕和干燥的條件，模擬這些自然的循環條件，加速實驗室測試是有意義的。研究表明，經過循環腐蝕試驗，樣品的相對腐蝕速率、結構和形貌與室外腐蝕結果非常相似。因此，循環腐蝕試驗比傳統的鹽霧方法更接近真實的戶外暴露。它們可以有效地評價多種腐蝕機理，如一般腐蝕、電偶腐蝕和縫隙腐蝕。

循環腐蝕試驗的目的是重現室外腐蝕環境中的腐蝕類型。CCT測試將樣品暴露在一系列具有不同條件的循環環境中。簡單的暴露循環，如Prohesion測試，將樣品暴露在由鹽霧和干燥條件組成的循環中。更復雜的汽車測試方法除了鹽霧和干燥循環外，還需要浸泡、濕度和冷凝循環。最初，這些測試循環是手動完成的，實驗室操作員將樣品從鹽霧室移到濕度測試室，然后移到干燥裝置，等等。最近，微處理器控制的測試室可以自動化這些測試步驟，減少測試的不確定性。

測試條件

循環腐蝕試驗采用下列一種或全部條件:

室溫條件:

在CCT測試中，室溫條件定義為實驗室室溫條件。室溫條件通常會非常緩慢地改變測試樣品的性能。例如，鹽噴涂后的樣品在室溫下放置兩個小時。樣品實際上是在特定的溫度和濕度條件下經歷一個緩慢的干燥過程。

一般來說，“室溫條件”是沒有腐蝕性蒸汽和氣體的。幾乎沒有氣體流動，溫度通常為?25±5°C，相對濕度為?50%或更低，應監測和記錄每次試驗的實驗室條件。

艙室條件:

非室溫條件通常是指試驗室內的暴露條件。在不同的非室溫條件之間的轉換可以通過手動將測試樣品從一個測試室移動到另一個測試室，或通過在全自動測試室中從一個條件循環到另一個條件來實現。

每次試驗都需要監測溫度和相對濕度。如果可能的話,?應采用自動控制系統。溫度偏差應準確到?±3°C或以下。

鹽霧(噴霧)條件:

鹽霧條件可以在B117型試驗室內實現，也可以在實驗室條件下手動實現。噴嘴能噴出霧狀鹽溶液。通常，除NaCl(氯化鈉)外，含有其他化學物質的電解質可用于模擬酸雨或其他工業腐蝕。圖1為鹽霧條件。

濕度條件:

CCT測試程序通常需要高濕度條件。這一要求見于ASTM d224711試驗標準。這有時可以通過使用可選的B117試驗箱噴灑純水霧來實現。圖2顯示了潮濕條件下的Q-Fog。

干燥條件:

干燥條件可以在開放實驗室或試驗室內實現。空間內有足夠的空氣流通，避免分層，使樣品干燥。“干燥”的定義是復雜的，它是指樣品的表面干燥還是完全干燥存在爭議。由于產品腐蝕滲透，樣品徹底干燥所需的時間可能會增加。圖3顯示了干燥條件下的Q-Fog。

浸水腐蝕條件:

這種條件通常包含特定濃度的電解質，通常為5%，pH值為4至8，溫度通常是特定的。溶液在使用過程中可能被污染，應定期更換。

浸泡條件:

必須使用蒸餾水或去離子水。水質要求見ASTM D1193 12。浸泡容器應由塑料或其他惰性材料制成。浸泡溶液的pH應在6 ~ 8之間，溫度應在24±3℃，在25℃時電導率應小于50mohm/cm。

CCT鹽霧箱試驗指南

因為CCT測試通常很復雜，需要多步循環暴露，所以它可能令人困惑。以下測試指南可以幫助操作人員理解CCT暴露測試條件在不同步驟之間可能帶來的差異，并有助于在不同實驗室之間就測試結果達成共識。

使用參考樣本

如果可能，參考樣品(性能已知的被測樣品)應與被測樣品平行測試，如果可能最好使用多個參考樣品。參考樣品有助于判斷被測樣品的測試性能。參考樣品的使用有助于規范重復試驗試驗條件的參數，也可為不同重復試驗結果的比較提供指導。

測試樣品的制備

通常的做法是在進行CCT測試之前在涂覆樣品上劃線。這會破壞涂層，加速腐蝕過程。使用石劃線時，建議按?ASTM D3170。

越來越多的證據表明，劃痕深度的差異會嚴重影響?CCT鹽霧試驗結果。這對鍍鋅基材的影響最大。在大多數情況下，劃痕應該深入金屬基板。因為劃痕的幾何形狀也會影響結果，所以記錄所使用的劃痕工具是很重要的。劃傷損傷可以用顯微鏡觀察，在劃傷方法ASTM D1654標準中有描述。

暴露試驗注意事項

除了B117中提到的注意事項外，CCT暴露在多種測試條件下對測試結果的可重復性和可重復性造成了額外的潛在問題。

試驗箱加載

滿載的測試箱通常比輕載的測試箱需要更長的時間來實現溫度轉變。為保證試驗過程中的空氣循環，試驗箱應均勻加載。

過渡(坡道)時間

無論試驗箱是手動操作還是完全自動化，轉換時間是影響試驗結果的一個因素。在手動操作中，轉換時間是將樣品從一種環境或暴露條件轉移到另一種環境或暴露條件所需的時間。在全自動的試驗室中，?轉換時間是設備改變室中暴露條件所需的時間。自動曝光比手動曝光更具有可預測性和可重復性。過渡時間對試驗結果的影響還有待進一步研究。因此，盡可能多地監測和記錄隨時間變化而變化的過渡時間是很重要的：

室溫條件的變化

手動程序的更改

所用儀器的類型

試驗箱的負載

鹽霧沉降均勻性

在傳統的鹽霧測試中，通常通過在腔內不同位置收集鹽霧來檢查霧的均勻性。與B117不同，CCT鹽霧沉降速率測試不能在測試操作過程中進行。這是因為絕大多數CCT暴露規定相對較短的鹽霧循環時間。因此，為了測量CCT測試裝置中鹽霧沉積的均勻性，我們必須在長達16小時的連續噴霧周期內收集鹽霧沉積。關于收集鹽霧沉積的詳細說明，參見方法B117。

測試中斷

當測試必須中斷時，將樣品置于盡可能無腐蝕性的環境中。記錄所有的中斷和樣品的處理。

報告

除了常規鹽霧試驗需要記錄的所有試驗條件外，CCT鹽霧試驗報告還應包括：

• 全自動鹽霧室的切換時間

• 鹽霧室負載條件(如樣品數量)

• 實驗室人工測試時控制溫度和相對濕度的平均值以及這些參數的每日波動

自動化CCT鹽霧測試的優點

循環腐蝕測試最初是一種人工操作的勞動密集型測試方法。現在，有了自動化多功能鹽霧室，可以在一個室中進行所有的CCT測試。以下是它的一些優點：

• 無需手動將測試樣品從一個腔室移動到另一個腔室

• 不需要費力地噴灑試驗樣品

• 減少移動樣品引起的測量結果的變化

• 更準確的預測過渡時間

常用的循環腐蝕試驗方法

以下是一些常用的測試方法。以下試驗條件是對各種標準、試驗方法和操作的簡要說明。如需了解更詳細的信息，請參考相關標準。鹽霧腐蝕測試方法有很多，各有優缺點。一些研究人員認為鹽霧條件優于浸泡條件。有些人選擇特殊的電解質來模擬酸雨。然而，大多數選擇使用自動鹽霧室。不同的暴露溫度、持續時間和暴露順序的設置仍然存在爭議，因此對周期時間修正和腐蝕解決方案改進的研究無疑將繼續下去。然而，對于大多數材料來說，循環腐蝕試驗結果比傳統的鹽霧腐蝕試驗結果更加真實，這是大多數人的共識。

涉及測試：循環鹽霧試驗