涂層耐蝕性試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)-人工加速腐蝕試驗(yàn)
1.鹽霧試驗(yàn)
鹽霧試驗(yàn)根據(jù)所用溶液成分的不同，可分為中性鹽霧試驗(yàn)(NSS)、醋酸鹽霧試驗(yàn)(ASS)和銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)(CASS)。NSS試驗(yàn)應(yīng)用較早，范圍較廣，但與室外暴露試驗(yàn)相比，重復(fù)性差，試驗(yàn)周期長(zhǎng)。ASS測(cè)試是一個(gè)注意力集中的加速測(cè)試。CASS試驗(yàn)是銅鎳鉻或鎳鉻裝飾涂層加速腐蝕試驗(yàn)的通用方法。
(1)鹽霧試驗(yàn)溶液的制備
應(yīng)使用蒸餾水或去離子水制備鹽霧試驗(yàn)溶液。氯化鈉原則上不應(yīng)含有銅和鎳，碘化鈉(Nal)含量應(yīng)小于0.1%，以干鹽計(jì)的總雜質(zhì)不應(yīng)超過(guò)0.4%。NSS溶液配制后，PH值應(yīng)為6.0~7.0，否則應(yīng)檢查水中、鹽中或兩者中的有害雜質(zhì)。PH值可以用分析純鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)。
在NSS試驗(yàn)溶液中加入冰醋酸，用分析純冰醋酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值至3.1~3.3，即可制得ASS溶液。
CASS溶液的PH值與ASS溶液相同，只是在ASS溶液中加入0.26±0.02g/L氯化銅(Cu2·2H2O)加速腐蝕，試驗(yàn)溫度也提高到50±2℃。
為了除堵塞噴嘴的任一物質(zhì)，使用前必須過(guò)濾測(cè)試溶液。噴霧測(cè)試溶液只能使用一次。
(2)鹽霧試驗(yàn)設(shè)備
應(yīng)選擇經(jīng)鑒定符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的鹽霧試驗(yàn)箱。鹽箱的容積不小于0.2m3。鹽霧裝置包括噴霧氣源、噴霧室和鹽水儲(chǔ)罐。試驗(yàn)箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料不應(yīng)影響鹽霧的腐蝕性能；鹽霧不得直接噴在樣品上；凝結(jié)在霧室頂部的液滴不允許滴在樣品上。
鹽霧試驗(yàn)箱只能在鹽霧沉降率通過(guò)以下方法測(cè)量和調(diào)整后才能使用。在箱子的暴露區(qū)域放置至少兩個(gè)干凈的除霧器。集霧器由一個(gè)直徑為10厘米的漏斗組成，漏斗插入有刻度的容器中。其收集面積為80cm2。放置時(shí)，一個(gè)靠近噴嘴入口，另一個(gè)遠(yuǎn)離噴嘴入口。要求只收集鹽霧，不收集從樣品或盒子其他部分滴落的液體。啟動(dòng)鹽霧箱連續(xù)噴淋8小時(shí)，計(jì)算每小時(shí)80cm2集霧器收集的平均沉降毫升數(shù)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，調(diào)整箱內(nèi)噴霧的收集速度和濃度，使其保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。
(3)樣品的放置和要求
①樣品數(shù)量一般規(guī)定為3件。測(cè)試前，必須徹底清洗樣品。清潔方法取決于表面狀況和污垢的性質(zhì)。不要使用任一會(huì)侵蝕樣品表面的研磨劑和溶劑。
②將樣品放入箱內(nèi)，使被測(cè)平樣品與垂直線成15° ~ 30°角，樣品主表面朝上，平行于箱內(nèi)鹽霧流動(dòng)的主方向。
③試驗(yàn)過(guò)程中，樣品不得相互接觸或碰撞箱壁。樣品之間的間隔應(yīng)能使鹽霧自由沉積在樣品的主表面。一個(gè)樣品上的鹽溶液不得滴在任一其他樣品上。
④樣品架必須由惰性非金屬材料制成，如玻璃、塑料或適當(dāng)涂層的木材。如果需要懸掛樣品，懸掛工具材料不能是金屬，但必須使用人造纖維、棉纖維或其他惰性絕緣材料，支架上的液滴不得落在樣品上。
本文使用的1986年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于現(xiàn)在新的標(biāo)準(zhǔn)——ISO1976標(biāo)準(zhǔn)。
⑤樣品的刃口和標(biāo)有識(shí)別標(biāo)記的地方應(yīng)涂上合適的材料。
⑥試驗(yàn)結(jié)束后，取出樣品，在室內(nèi)自然干燥0.5~1h，然后用流動(dòng)冷水輕輕沖洗或浸泡，除去樣品表面沉積的鹽，再用吹風(fēng)機(jī)吹干，然后檢查評(píng)定等級(jí)。
(4)結(jié)果評(píng)估
為了滿足特殊要求，可以采用許多不同的測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。比如質(zhì)量變化；顯微鏡觀察顯示的變化；或者機(jī)械性能的變化。大多數(shù)測(cè)試的常規(guī)記錄應(yīng)包括:測(cè)試后的外觀；去除表面腐蝕產(chǎn)物的外觀；腐蝕缺陷的分布和數(shù)量，即點(diǎn)蝕、開(kāi)裂和起泡；腐蝕開(kāi)始的時(shí)間等。
需要在不同環(huán)境下使用的各種電鍍層和產(chǎn)品零件的鹽霧試驗(yàn)周期、評(píng)價(jià)方法和合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求。
2.腐蝕膏試驗(yàn)(CORR試驗(yàn))(ISO4541-78)
將含有腐蝕性鹽類的泥漿膏涂在待測(cè)樣品上，待腐蝕膏干燥后，將樣品按規(guī)定時(shí)間暴露在相對(duì)濕度較高的條件下。該方法適用于鋼鐵基體和鋅合金基體上銅鎳鉻鍍層和鎳鉻鍍層耐蝕性的快速鑒定。CASS試驗(yàn)和CORR試驗(yàn)的腐蝕圖像更接近實(shí)際應(yīng)用。
(1)腐蝕膏的組成
硝酸銅銅(NO3)2·3H2O——0.035
氯化鐵6H2O——0.165克
氯化銨——1.0g
清潔陶瓷級(jí)高嶺土-30g
H2O——50毫升蒸餾水
(2)防腐蝕膏的制備
將計(jì)算量的硝酸銅、氯化鐵和氯化銨溶于50毫升蒸餾水中，然后加入高嶺土，攪拌均勻?，F(xiàn)在應(yīng)該使用防腐蝕膏，所有化學(xué)藥品必須是化學(xué)純的。
(3)試驗(yàn)方法
①試驗(yàn)前，可用乙醇、丙酮等適當(dāng)溶劑清洗樣品，但腐蝕性或能產(chǎn)生保護(hù)膜的溶劑不能用于清洗。
②用干凈的刷子將腐蝕膏均勻地涂在樣品上，使其濕膜厚度達(dá)到0.08 ~ 0.2毫米..在室溫和相對(duì)濕度低于50%的條件下干燥1小時(shí)。
(3)干燥后，將樣品移至溫度38±2℃，相對(duì)濕度80%~90%，樣品表面無(wú)結(jié)露的濕熱箱中，連續(xù)暴露16小時(shí)為一個(gè)循環(huán)。除了放入或取出樣品時(shí)短暫中斷外，濕熱箱應(yīng)連續(xù)運(yùn)行。
④試驗(yàn)周期和周期時(shí)間應(yīng)在試驗(yàn)涂層或產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范中規(guī)定。如果測(cè)試需要兩個(gè)以上的循環(huán)，在一個(gè)循環(huán)結(jié)束后，用清水和海綿清潔樣品上的糊狀物，然后用上述方法涂抹新的腐蝕糊狀物，并重復(fù)循環(huán)測(cè)試。
(4)樣品的檢驗(yàn)和評(píng)估
①鋼樣品上的涂層，樣品干燥后，檢查腐蝕膏中腐蝕點(diǎn)的大小和數(shù)量。為了使銹斑易于觀察，可以將樣品上的腐蝕膏去除，暴露在中性鹽霧中4小時(shí)?；虮┞对跍囟?8℃、相對(duì)濕度%的濕熱箱中24h，可見(jiàn)腐蝕銹斑。有時(shí)為了檢查樣品的外觀損傷，用清水和海綿清洗腐蝕膏，干燥后檢查外觀光澤和開(kāi)裂變化。
②用清水和海綿除鋅合金或鋁合金零件涂層上的腐蝕膏。干燥后，檢查基底金屬的涂層外觀光澤、裂紋和腐蝕銹斑。
3.定期浸泡腐蝕試驗(yàn)(HB5194-81)
周期性浸泡試驗(yàn)是模擬半工業(yè)海洋大氣腐蝕的快速試驗(yàn)方法。本試驗(yàn)適用于鋁合金鋅、鎘鍍層、裝飾鉻鍍層和陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性試驗(yàn)。其加速性、模擬性和重現(xiàn)性均優(yōu)于中性鹽霧試驗(yàn)。
(1)測(cè)試設(shè)備
使用FL-65型車輪浸入式測(cè)試儀。
(2)測(cè)試溶液和補(bǔ)充溶液
注意:
1.除了過(guò)硫酸鈉是分析純的，其他化學(xué)試劑都是化學(xué)純的，用蒸餾水配制。
2.用醋酸或冰醋酸調(diào)節(jié)溶液的酸堿度。
3.液位高度和溶液濃度由每周浸泡測(cè)試儀的補(bǔ)充系統(tǒng)自動(dòng)保持和補(bǔ)償。
(3)樣品
樣本量一般為60×40毫米或100×50毫米，每組5個(gè)樣本，不應(yīng)少于3個(gè)。
(4)檢測(cè)結(jié)果的檢查和評(píng)估
根據(jù)HB5192-81《涂層和化學(xué)涂層表觀腐蝕等級(jí)評(píng)定方法》，腐蝕等級(jí)的規(guī)定可按腐蝕損傷百分比分為8個(gè)等級(jí)。腐蝕百分比是根據(jù)樣品表面點(diǎn)狀損傷的數(shù)量和大小，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖評(píng)估密度和大小，再通過(guò)計(jì)算和查表得出腐蝕等級(jí)。具體評(píng)價(jià)方法見(jiàn)HB5192-81。
(5)測(cè)試周期
注:鈍化后，鍍鋅和涂層應(yīng)放置24小時(shí)(但不超過(guò)一個(gè)月)，然后進(jìn)行每周浸泡試驗(yàn)。
4.正常冷凝條件下的二氧化硫測(cè)試(ISO6988-85)
含有二氧化硫的潮濕空氣會(huì)迅速腐蝕許多金屬，腐蝕形式與它們?cè)诠I(yè)大氣中出現(xiàn)的腐蝕形式相似。因此，二氧化硫試驗(yàn)用于模擬和加速工業(yè)區(qū)樣品的腐蝕過(guò)程。主要用于快速評(píng)價(jià)防護(hù)裝飾涂料的耐蝕性和涂層質(zhì)量。
(1)測(cè)試設(shè)備
試驗(yàn)箱應(yīng)配備溫度調(diào)節(jié)、排氣處理和加熱裝置；SO2氣瓶和氣體定量稀釋裝置；濃度調(diào)節(jié)裝置等。，密封性能更好。
(2)樣品的曝光模式
(1)放置在盒內(nèi)支架上的樣品之間的距離不得小于20毫米，樣品與盒壁或盒頂之間的距離不得小于100毫米，樣品下端與盒底水面之間的距離不得小于200毫米，樣品與支架的接觸面積應(yīng)盡可能小。
②放置樣品時(shí)，確保樣品或支架上的冷凝水不會(huì)滴到下面的其他樣品上。
③裸露樣品表面嚴(yán)格朝南。樣品板的表面應(yīng)與垂直方向成15° 2的角度傾斜。
測(cè)試期:24小時(shí)為測(cè)試期?？稍谝粋€(gè)測(cè)試周期內(nèi)持續(xù)暴露在測(cè)試室內(nèi)；或者，樣品可以先在試驗(yàn)箱中暴露8小時(shí)，然后置于室內(nèi)環(huán)境大氣中(溫度為23±5℃，相對(duì)濕度小于75%，暴露時(shí)間為16小時(shí))。
總試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)條件進(jìn)行。
5.電解腐蝕試驗(yàn)(歐共體試驗(yàn))(ISO4539-80)
本試驗(yàn)是一種快速、準(zhǔn)確地鑒定室外用鋼和鋅合金壓鑄件上銅鎳鉻或鎳鉻涂層耐蝕性的方法。
電鍍樣品在規(guī)定的具有一定電位和預(yù)定時(shí)間的電解液中陽(yáng)極氧化(通常通電1分鐘)，然后斷電，樣品在電解液中停留約2分鐘，然后取出清洗，浸入含有指示劑的溶液中，使指示劑與賤金屬離子(鋅或鐵離子)發(fā)生反應(yīng)，檢查樣品的腐蝕點(diǎn)。檢驗(yàn)后，將樣品浸入電解液中，根據(jù)產(chǎn)品試驗(yàn)要求，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)次。電解時(shí)間由模具的使用壽命決定。
6.硫化氫試驗(yàn)
該方法利用必要的空調(diào)和減壓裝置，將含硫化氫(# $%)氣體的空氣直接引入試驗(yàn)箱，H2S含量為10×10-4%~15×10-4%。柜內(nèi)溫度25±2℃，相對(duì)濕度75±5%。水也可以儲(chǔ)存在玻璃干燥器的底部，以保持干燥器中的相對(duì)濕度較高(通常大于75%)。將裝有適量硫化鈉的燒杯放入干燥器中，然后將相應(yīng)量的硫酸溶液從分液漏斗引入干燥器中，生成濃度約為0.3-0.5%的硫化氫氣體。
這種方法常用于測(cè)試含H2S氣體中鍍銀層和鍍銀層保護(hù)層的大氣腐蝕。但硫化氫毒性大，有特殊氣味，不建議作為一般涂料質(zhì)量鑒定。
7.硫代乙酸銨的腐蝕試驗(yàn)(TAA試驗(yàn))
在該試驗(yàn)中，樣品暴露于硫代乙酸銨逸出的蒸汽中，飽和乙酸鈉溶液保持75%的相對(duì)濕度。該試驗(yàn)適用于評(píng)估銀或銅抗變色處理的有效性，并檢查這些金屬上貴金屬涂層的不連續(xù)性。
需要注意的是，硫代乙酰胺是一種致癌物，應(yīng)避免接觸皮膚。
8.濕熱試驗(yàn)
為了模擬濕熱條件下電鍍層的腐蝕，人為地創(chuàng)造了一個(gè)清潔的高溫高濕環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但是這種試驗(yàn)對(duì)電鍍層的加速腐蝕作用并不顯著，所以濕熱試驗(yàn)一般不單獨(dú)作為電鍍工藝質(zhì)量的鑒定，而是作為產(chǎn)品成分和包括電鍍層在內(nèi)的各種金屬保護(hù)層的綜合鑒定。
(1)測(cè)試設(shè)備
濕熱試驗(yàn)箱或濕熱實(shí)驗(yàn)室均可。
(2)試驗(yàn)方法
①恒溫恒濕試驗(yàn):溫度40±2℃，相對(duì)濕度95%以上，用于模擬產(chǎn)品經(jīng)常處于高溫高濕的試驗(yàn)。
②溫濕度變化測(cè)試:將溫度從30℃升至40℃，相對(duì)濕度≥85%，時(shí)間1.5 ~ 2小時(shí)。高溫高濕40±2℃，相對(duì)濕度95%，時(shí)間14 ~ 14.5小時(shí).降溫，從40±2℃降至30℃，相對(duì)濕度85%，時(shí)間2 ~ 3小時(shí)。低溫高濕，30±2℃，相對(duì)濕度95%，時(shí)間5~6h。
這種方法模擬產(chǎn)品經(jīng)常暴露在由溫度和濕度變化引起的冷凝中。
③高溫高濕試驗(yàn):溫度55±2℃，相對(duì)濕度大于95%，有結(jié)露時(shí)暴露16小時(shí)。關(guān)掉熱源，讓空氣流通。當(dāng)溫度降至30℃時(shí)，樣品保持5小時(shí)為一個(gè)周期。每次循環(huán)后檢查樣品。
該方法適用于鋅層無(wú)色鈍化膜的熱水試驗(yàn)，但作用不可見(jiàn)，周期長(zhǎng)，在涂層耐蝕性試驗(yàn)中應(yīng)用不廣泛。
(3)涂料濕熱試驗(yàn)的質(zhì)量評(píng)價(jià)
好:顏色深，涂層和底部金屬無(wú)腐蝕；
合格:涂層腐蝕面積不超過(guò)涂層面積的1/3，但底層金屬除棱角外無(wú)腐蝕；
不合格:涂層腐蝕占總面積的1/3以上，或底層金屬被腐蝕。
