腐蝕的基本原理

腐蝕是一個電化學過程，可以把精煉的金屬變成自然的氧化狀態(tài)。大氣腐蝕發(fā)生在金屬表面的那層水膜里。水膜可能很薄以至于肉眼很難看清。

如何防止腐蝕?

1.氧化膜：在鋁，鈦，鋅，不銹鋼等金屬上自發(fā)形成氧化膜

2.電鍍

3.有機涂層（涂料）

4.鍍鋅-熱鍍鋅或電鍍工藝

戶外腐蝕

大氣腐蝕形式

大氣腐蝕具有復雜性，會形成不同類型的腐蝕情況。

1.全面或“自由”腐蝕

相對均勻的腐蝕通常會隨著時間下降腐蝕速度

2.電偶腐蝕

發(fā)生在兩種不同的金屬中。如在鋁和鋼中，通過犧牲活潑金屬（鋁）來保護不活潑金屬（不銹鋼）

3.縫隙腐蝕

發(fā)生在縫隙處，相對于鄰近區(qū)域由于氧有限導致的局部腐蝕

4.點蝕

5.膜下腐蝕

戶外腐蝕環(huán)境

促進腐蝕的環(huán)境因素：水，氧，離子（如氯離子，硫酸根離子等等）

什么是潮解？

固態(tài)鹽晶體從空氣中吸收了足夠的水分，變成電解質(zhì)的過程。只要空氣足夠潮濕，所有可溶性鹽都會發(fā)生潮解。

常用的潮解點如下：其中氯化鉀，氯化鈉，氯化鈣是鹽霧腐蝕實驗常用的鹽。

如果環(huán)境的相對濕度高于以上數(shù)值，鹽就會潮解。

如圖所示，在一天24小時內(nèi)，金屬件在不同的相對濕度下不同的鹽的潮解情況：

相對濕度與腐蝕的關系

把鋁和鋼材連接一起，研究鋁和鋼材的電偶腐蝕，研究相對濕度和腐蝕的關系。

如圖所示，在鋼鋁結構件上放在氯化鈉，可以看到在干燥狀態(tài)下（RH≦50%），鋼鋁結構上沒有發(fā)生氯化鈉腐蝕情況，當相對濕度在50%到76%的時候，沒有形成連續(xù)的薄液層，電偶腐蝕還未形成，但鋼和鋁各自都發(fā)生了腐蝕，濕度繼續(xù)增加到76%以上，這時均勻的電解液形成，電偶腐蝕產(chǎn)生，鋁被腐蝕，鋼被鋁保護，沒有被腐蝕。

實驗室鹽霧腐蝕測試

常見的鹽霧腐蝕測試的標準

常見的鹽霧腐蝕測試的標準有Prohesion,ASTM B117,ASTM G85,BS 3900 F4/F9,DIN 50.021,ISO 9227,GB/T 10125等等。

持續(xù)鹽霧介紹

1914年，首次提出了鹽霧測試，使用的是20%的氯化鈉

1939年，中性鹽霧標準ASTM B117發(fā)布，ASTM B117是當今最廣泛使用的腐蝕標準。

主要用于質(zhì)量控制和金屬/轉換涂層。

ASTM B117在35℃的時候使用了5%的氯化鈉噴霧，細霧（通過壓縮空氣細化）間接噴到樣品上，ASTM B117具有很好的可重復性和可再現(xiàn)性。

持續(xù)鹽霧的局限性

●對于大部分環(huán)境模擬較差

●通常產(chǎn)生和實際環(huán)境不符的腐蝕產(chǎn)物

●和戶外腐蝕較差的排序相關性

Prohesion鹽霧測試

60年代，英國開發(fā)了prohesion，改進了測試方法，在鹽霧試驗中加入了干燥，使用稀氯化鈉和硫酸銨溶液，鹽霧和干燥交替進行，prohesion試驗非常適用于工業(yè)防護涂料的檢測。

Prohesion鹽霧測試的局限性

●較差的可重復性和可再現(xiàn)性

●在汽車行業(yè)較差的相關性

●沒有相對濕度控制的變通做法

腐蝕老化交替循環(huán)測試

80年代，當涂層因為紫外照射而老化時，它抵抗腐蝕的作用也在下降，由此提出腐蝕老化交替循環(huán)測試，一周進行prohesion試驗，一周適用QUV進行紫外老化試驗，在兩個試驗箱中，人工輪換樣品。

如下圖，適用QUV紫外老化試驗箱和Q-FOG鹽霧箱對三種產(chǎn)品進行腐蝕/老化交替循環(huán)測試，與這三種產(chǎn)品27個月自然戶外腐蝕的情況進行對比。

從圖中可以看出，在劃痕處，QUV+F-FOG進行的腐蝕/老化交替循環(huán)測試可以很好的模擬戶外對這三種產(chǎn)品的腐蝕情況。

第一代汽車循環(huán)腐蝕測試

第一代汽車循環(huán)腐蝕測試經(jīng)歷鹽霧→干燥→潮濕三個階段，在干燥之后濕潤樣品重新開始腐蝕。第一代循環(huán)汽車標準的環(huán)境條件總結如下：

第一代汽車循環(huán)腐蝕測試的局限性---很差的可重復性和可再現(xiàn)性

●缺乏全面的濕度可控功能

功能局限在高濕，干燥，不可控的實驗室環(huán)境

在濕度轉換階段不可控

不同樣品的干燥速率

沒有在潮解點附近的濕度階段

●緩慢的鹽霧過程

干燥和重新濕潤樣品的時間很短

現(xiàn)代汽車腐蝕測試

現(xiàn)代汽車腐蝕測試有以下的特點

-鹽霧有時被直接的噴淋取代

●快速使得樣品潮濕 vs. 噴霧

●直接噴淋會沖洗掉之前步驟留下的鹽

-明確相對濕度控制 （不僅僅是環(huán)境溫濕度，高濕或者干燥）

-轉換時間可控

Q-FOG CRH型鹽霧試驗箱具有噴淋功能，可以很好的模擬汽車腐蝕試驗。

Q-FOG CRH循環(huán)腐蝕鹽霧箱的高容量噴淋比傳統(tǒng)的噴霧快，且可以控制噴淋容量來調(diào)節(jié)腐蝕速率。

在現(xiàn)代汽車腐蝕測試的標準中，Toyota TSH1555G，VDA 621-415，Renault D17 2028采用的是噴霧形式，而GMW 14872，Volvo VCS-1027, 14 & 149，Volvo VCS 423-0014，ISO 16701和Ford CETP 00.00-L-467采用的是直接噴淋形式。

在不同的切換時間和升溫速度下，產(chǎn)品受腐蝕的時間及程度大不相同。下圖介紹在不同的升溫過程中發(fā)生的電化學腐蝕情況，在快速升溫的時候，鋼發(fā)生腐蝕反應需要0.5小時，鋁發(fā)生腐蝕反應需要4小時，而在緩慢升溫的情況下，鋼發(fā)生腐蝕反應需要1.75小時，鋁發(fā)生腐蝕反應需要3小時。

現(xiàn)代汽車腐蝕標準的環(huán)境條件總結

腐蝕測試驗證

對腐蝕測試的驗證主要有以下三種：失重，沉積量和均勻性，獨立的溫濕度驗證

大氣腐蝕測試總結

大氣腐蝕是復雜的，戶外腐蝕測試包括完整的標準方法和有用的環(huán)境模型，實驗室腐蝕測試有100年的歷史，最近幾年才成熟，現(xiàn)代腐蝕方法相比過去需要很高的技術支持，并且需要有力的驗證措施來保證準確的測試結果。來自美國Q-LAB的Q-FOG可以很好的重現(xiàn)戶外幾個月或幾年才能發(fā)生的腐蝕，Q-FOG SSP型鹽霧箱適用于prohesion試驗或傳統(tǒng)鹽霧試驗，CCT型鹽霧箱適用于腐蝕研究和100%濕度要求的汽車循環(huán)腐蝕試驗，Q-FOG CRH型鹽霧箱適用于腐蝕研究和帶相對濕度控制的汽車循環(huán)腐蝕試驗等等。

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