深圳市金碩特儀器有限公司總工程師王叔孫

1.定義、目的及應(yīng)用

防腐涂層的耐鹽霧性是指防腐涂層對(duì)鹽霧侵蝕的抵抗能力。由于沿海及近海地區(qū)的空氣中富含呈彌散微小水滴狀的鹽霧，含鹽霧空氣除了相對(duì)濕度較高外，其比重也較空氣大，容易沉降在各種物體上，而鹽霧中的氯化物具有很強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)金屬材料及保護(hù)涂層具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。作為耐腐蝕試驗(yàn)之一的耐鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法，包括中性鹽霧試驗(yàn)、醋酸-鹽霧試驗(yàn)、銅加速的醋酸-鹽霧試驗(yàn)（CASS試驗(yàn)）以及濕（鹽霧）/干燥/濕氣—循環(huán)腐蝕環(huán)境試驗(yàn)。特別中性鹽霧試驗(yàn)被認(rèn)為是評(píng)定與海洋氣氛有密切關(guān)系的材料的有關(guān)性質(zhì)的最有效的方法。因?yàn)樗梢阅M由濕度或溫度，或者由兩者共同引起的某些加速作用的基本條件?？梢灾v耐鹽霧性試驗(yàn)是各類防腐蝕涂料的加速性能試驗(yàn)中最經(jīng)典、應(yīng)用最廣泛的檢測項(xiàng)目，雖然對(duì)耐鹽霧性試驗(yàn)與實(shí)際性能的相關(guān)性還是有很大的爭論，但是實(shí)際應(yīng)用還是非常普遍。同時(shí)耐鹽霧性試驗(yàn)方法也是金屬材料耐腐蝕性能試驗(yàn)的主要方法之一。所以廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)和比較底材、前處理、涂層體系或它們的組合體的耐腐蝕情況，另外在許多工業(yè)生產(chǎn)、采礦、地下工程、國防工程以及鑒定程序中也成為非常有用的手段。醋酸-鹽霧試驗(yàn)和銅加速的醋酸-鹽霧試驗(yàn)（CASS試驗(yàn)）的兩種方法被認(rèn)為更適于鋼或鋅基壓鑄件上的裝飾性鍍鉻、鎘以及化學(xué)處理的鋁上的磷化或陽極化等。而濕（鹽霧）/干燥/濕氣—循環(huán)腐蝕環(huán)境試驗(yàn)則主要用來模擬在室外侵蝕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕過程，如海洋環(huán)境。由于與天然老化之間有很好的相關(guān)性，所以一些標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)己成功用于汽車工業(yè)、建筑涂料和通用型防腐蝕涂料的評(píng)價(jià)中。

2.相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

各國都有該試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容基本相同，表1列出耐鹽霧性試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)參數(shù)的比較。

表1耐鹽霧性試驗(yàn)方法，標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用            提出單位          試驗(yàn)參數(shù)

GB/T 1771－1991    中國國標(biāo)         (35±2)℃

ISO 7253           國際標(biāo)準(zhǔn)         (35±2)℃

ISO 11997-1:2005   國際標(biāo)準(zhǔn)         (35±2)℃

ASTM B117－1997    美國ASTM         (35±2)℃

ASTM B287－1997    美國ASTM         (35±2)℃

ASTM B368－1997    美國ASTM         (35±2)℃

3.試驗(yàn)設(shè)備和參數(shù)

（1）鹽霧試驗(yàn)箱基本組成和工作原理

目前國內(nèi)外普遍采用的試驗(yàn)沒備是鹽霧試驗(yàn)箱。該設(shè)備主要由鹽霧箱體(噴霧室)、鹽溶液貯槽、鹽溶液的液位控制器、經(jīng)由適當(dāng)處理的壓縮空氣系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)霧化噴嘴中心噴霧塔、可調(diào)式折流板、樣板支架(滿足與垂線的夾角是(20±5°的支撐板)、空氣飽和器、箱體浸沒式加熱設(shè)備及必要的溫度、濕度控制設(shè)備等組成。當(dāng)鹽溶液自溶液貯槽內(nèi)導(dǎo)出流經(jīng)液位控制器進(jìn)入噴霧塔底部時(shí)，在一定壓力的氣流(壓差)作用下，自由吸式噴嘴吸人并霧化形成密集的鹽霧，經(jīng)噴霧塔上部的折流板導(dǎo)向噴出后均勻地沉降在噴霧室內(nèi)的試驗(yàn)樣板上。儀器的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證積聚在頂堋或箱蓋上的滴液不會(huì)滴在試驗(yàn)樣板上。試驗(yàn)樣板上的滴液也不會(huì)滴落到溶液貯槽內(nèi)重新霧化。該設(shè)備除了能完成中性鹽霧試驗(yàn)外，對(duì)于醋酸-鹽霧試驗(yàn)、銅加速的醋酸-鹽霧試驗(yàn)（CASS試驗(yàn)）只要按標(biāo)準(zhǔn)在鹽溶液中加入醋酸或氯化銅與醋酸，并改變相應(yīng)的試驗(yàn)條件，就可在普通的鹽霧試驗(yàn)箱進(jìn)行。

循環(huán)鹽霧試驗(yàn)箱是為滿足濕（鹽霧）/干燥/濕氣—循環(huán)腐蝕環(huán)境試驗(yàn)而設(shè)計(jì)的。該設(shè)備除了具備普通鹽霧試驗(yàn)箱的所有構(gòu)成外，又要增加可控溫度的干熱空氣鼓風(fēng)機(jī)及干燥空氣（提供相對(duì)濕度為20%到30%之間及相對(duì)濕度(50±20)%的去油去塵空氣）供給器，還有一個(gè)可編程的程序控制器。以便對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)分別設(shè)置完成如噴鹽霧、送干燥熱風(fēng)、送接近飽和的濕空氣或半飽和的濕空氣的循環(huán)程序。

（2）試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定

①溫度控制

耐中性鹽霧試驗(yàn)及醋酸—鹽霧試驗(yàn)的鹽霧箱曝露區(qū)的溫度應(yīng)保持在(35±2)℃?？諝怙柡推鞯臏囟葢?yīng)高于箱內(nèi)溫度(5~10)℃。用于醋酸／銅加速—鹽霧試驗(yàn)的鹽霧箱曝露區(qū)的溫度應(yīng)保持在(49±1)℃。

②鹽霧沉降量的控制

在鹽霧箱曝露區(qū)內(nèi)至少應(yīng)有兩個(gè)干凈的由玻璃或其他化學(xué)惰性材料制成的鹽霧收集器，其中一個(gè)應(yīng)放在噴霧入口附近，另外一個(gè)放在遠(yuǎn)離噴霧入口處。鹽霧沉降量：在最少24h周期后，開始計(jì)算所收集的溶液，每80cm2的收集器面積每小時(shí)應(yīng)收集到1.0~2.0ml的鹽溶液，其氯化鈉溶液的濃度為5％(質(zhì)量)，PH值應(yīng)為6.5~7.5。

③溶液配制

A.中性鹽霧溶液的配制。

將符合GBl266化學(xué)純的氯化鈉溶解于符合GB6682三級(jí)水中，濃度為(50±10)g/L。用PH試紙?jiān)?span lang=EN-US>25℃時(shí)測定試驗(yàn)溶液的PH值為6.5~7.5。超出范圍時(shí)可加入分析純鹽酸或氫氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)整，配制好的溶液需經(jīng)過濾后方可使用。

B.醋酸—鹽霧溶液的配制

先將符合GBl266化學(xué)純的氯化鈉溶解于符合GB6682三級(jí)水中，濃度為(50±10)g／L然后用醋酸調(diào)節(jié)溶液的PH值，使其在3.1～3.3范圍內(nèi)，該PH值用所收集的鹽霧樣品測得。應(yīng)在25℃時(shí)進(jìn)行PH值測量，配制好的溶液需經(jīng)過濾后方可使用。

C.銅加速的醋酸/鹽霧溶液的配制

第一步將符合GBl266化學(xué)純的氯化鈉溶液于符合GB6682三級(jí)水中，濃度為(50±10)g/L。第二步在3.8升的鹽水中加入試劑級(jí)的二氯化銅(CuCl221120)進(jìn)行溶解充分混合。第三步用醋酸調(diào)節(jié)溶液的PH值，使其在3.1~3.3范圍內(nèi)，該PH值用所收集的鹽霧樣品測得。應(yīng)在25℃時(shí)進(jìn)行PH值測量，配制好的溶液需經(jīng)過濾后方可使用。

④試驗(yàn)樣板的制備、養(yǎng)護(hù)及預(yù)處理

除另有規(guī)定外，可按GB/T1765－79(89)《測定耐濕熱、耐鹽霧、耐候性(人工加速)的漆膜制備法》的規(guī)定制備和養(yǎng)護(hù)樣板，被測樣板的背面及周邊可用被測產(chǎn)品或比被測產(chǎn)品更耐腐蝕的涂層體系涂覆。如做劃線試驗(yàn)時(shí)，可用一種具有碳化鎢刀尖的劃線工具與樣板表面接觸，劃出一條均勻的、劃穿底材上所有有機(jī)涂層的不帶毛刺的V字型切口的亮線。如需做劃穿金屬鍍層的試驗(yàn)，其劃穿程度應(yīng)由生產(chǎn)廠與用戶之間商定。如果用戶需要，經(jīng)商定也可劃出幾條線(交叉線、平行線)，劃線質(zhì)量可借助低倍放大鏡觀察。

⑤樣板的投試、試驗(yàn)及檢查

養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后的樣板留出一塊作標(biāo)準(zhǔn)板，其余3塊投入試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行曝露試驗(yàn)。樣板應(yīng)表面朝上放在樣板支架上，樣板之間及樣板與箱體之間均不允許接觸，且被測樣板不應(yīng)層疊放置，避免液滴從上層樣板濺落到下層樣板上影響試驗(yàn)結(jié)果。樣板在試板架上的排列應(yīng)以有規(guī)律的間隔時(shí)間改變，例如前排與中排及后排進(jìn)行交換。

鹽霧試驗(yàn)周期比較長，一般是幾佰小時(shí)、1000h、2000h和4000h，甚至更長時(shí)間也有采用。試驗(yàn)時(shí)間可參照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)中規(guī)定每24h需檢查一次樣板，故試驗(yàn)時(shí)間一般為24h的倍數(shù)。但也可按美國ASTMD117-1997標(biāo)準(zhǔn)中推薦的曝露周期，即12，24，48，96，200，500，720h。

表2比較一些防腐蝕涂料產(chǎn)品所需要通過的耐鹽霧性的時(shí)間。

表2各種防腐蝕涂料耐鹽霧性試驗(yàn)時(shí)間要求比較

標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用     鹽霧試驗(yàn)時(shí)間,h   防腐蝕涂料       應(yīng)用

ISO 12944:1999    480         短期效      C5-M  (海洋大氣)

720         中期效            和

1440         長期效      C5-1  (工業(yè)大氣）

ISO20340：2003   1800（總循   長期效    海洋平臺(tái)和結(jié)構(gòu)物

環(huán)老化試驗(yàn)               C5-M（海洋大氣）

時(shí)間為4200

GB/T6746-1986     600          中期效      船用油艙涂料

GB/T6823-1986     600          中期效      船舶壓載艙涂料

GB/T9260-19868    200          短期效      船用水線涂料

GB/T9261-1988     200          短期效      船用甲板涂料

GB/T9262-1988    400（I型）    中期效      船用貨艙涂料

200（II型）

GB/T16168-1996   4000          長期效   海洋大氣段結(jié)構(gòu)物

樣板的檢查及評(píng)定可按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。不劃線樣板的評(píng)定可參照GB/T1740－79《漆膜耐濕熱測定法》進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了樣板的檢驗(yàn)項(xiàng)目如變色、起泡、生銹、脫落等及評(píng)級(jí)細(xì)則。檢查時(shí)一般采用目測法并借助透明材料制成的百分格進(jìn)行評(píng)判破壞程度及破壞面積，破壞程度分三個(gè)等級(jí)，其中1級(jí)最好．3級(jí)最差；

劃線樣板的評(píng)定可參照ASTMD1654－92《涂裝了色漆或涂料的試樣經(jīng)受腐蝕環(huán)境后的評(píng)定》進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了樣板的檢驗(yàn)項(xiàng)目，如：腐蝕斑點(diǎn)、起泡、自劃線漫延的腐蝕或涂層的損失(破壞程度)等。破壞程度分(0－10)個(gè)等級(jí)，其中10級(jí)最好，0級(jí)最差。

4.影響耐鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的因素

（1）鹽霧箱及所有與鹽溶液或鹽霧接觸的部件都應(yīng)是惰性、不透氣的材料制成。否則部件的同步腐蝕將影響試板的檢驗(yàn)結(jié)果。

（2）應(yīng)適當(dāng)調(diào)整噴霧塔的擋板角度，使噴嘴的噴射方向不會(huì)直接沖擊樣板。

（3）鹽霧箱的排空管應(yīng)有足夠的尺寸以降低箱內(nèi)回壓．排空管的末端也應(yīng)有遮擋，否則造成箱內(nèi)的壓力或真空的波動(dòng)。

（4）為霧化鹽溶液而供給噴嘴的壓縮空氣應(yīng)作無油及無塵處理，否則容易將噴嘴堵塞并直接影響試驗(yàn)結(jié)果。