GJB 150.11A标准下盐雾试验方法的深入分析
1、盐雾试验的产生及危害
盐雾试验是一种模拟海洋或盐雾环境中的腐蚀条件,用于评估材料、涂层或产品耐腐蚀性能的测试方法。这种试验对于了解和提高材料在实际环境中的耐久性至关重要。
盐雾试验的产生:
盐雾试验的产生是为了模拟自然界中盐雾环境对材料的腐蚀作用。由于海洋环境中含有大量的盐分,这些盐分会形成微小的液滴,即盐雾,对暴露在这种环境中的材料和结构造成腐蚀。盐雾试验通过人工模拟这种环境,加速腐蚀过程,以便在短时间内评估材料的耐腐蚀性能。
盐雾试验的危害:
盐雾试验的危害主要体现在以下几个方面:
1. 破坏金属保护层:盐雾腐蚀会破坏金属表面的保护层,如氧化物层或涂层,导致金属失去原有的装饰性和保护性,降低其机械强度。
2. 影响电子元器件:盐雾中的氯离子具有很强的穿透能力,容易穿透电子元器件的保护层,导致电源线路中断,特别是在有振动的环境中,这种影响更为严重。
3. 降低绝缘性能:当盐雾降落在绝缘体表面时,会降低其表面电阻,吸收盐溶液后,体积电阻可能降低四个数量级,影响电子设备的正常工作。
4. 增加摩擦力:盐雾腐蚀产物的产生会增加机械部件或运动部件的活动部位的摩擦力,可能导致运动部件被卡死,影响其正常运作。
5. 加速腐蚀过程:盐雾试验通过提高盐雾环境中氯化物的浓度,使腐蚀速度大大提高,从而缩短了得出腐蚀结果的时间,这对于需要快速评估产品耐腐蚀性能的行业尤为重要。
2、自然盐雾试验和人工模拟加速盐雾试验介绍
自然盐雾试验,也称为天然环境暴露试验,是一种在自然环境中进行的长期腐蚀测试。这种试验通过将材料暴露在特定地区的自然环境中,如湛江大气腐蚀站、海南文昌和万宁试验站等,来评估材料的耐腐蚀性能。由于这些试验是在真实的自然环境下进行的,因此试验周期较长,但结果通常更为准确,能够真实反映材料在实际使用环境中的耐久性。
相比之下,人工模拟加速盐雾试验是在实验室条件下进行的,通过使用盐雾试验箱来模拟盐雾环境。这种试验的优势在于能够显著缩短测试周期,通常24小时的实验室盐雾试验可以模拟相当于自然暴露1年的腐蚀效果。然而,由于实验室条件相对单一,无法完全模拟自然环境中的多重叠加因素,如温度变化、湿度、霉菌、太阳辐射、淋雨或冻雨等,因此试验结果可能与实际自然环境中的腐蚀情况存在差异。
3、标准中盐溶液浓度和试验温度的来历
在GJB 150.11A-2009标准中,盐雾试验的盐溶液浓度被规定为(5±1)%。这一浓度接近自然界海水中的含盐量,是一个经过科学验证的、能够模拟海洋大气环境中盐雾腐蚀效应的标准浓度。当盐溶液浓度低于5%时,对于钢、镍、黄铜等金属材料,腐蚀速度会随着浓度的增加而增加;而当浓度高于5%时,这些材料的腐蚀速度反而会随着浓度的增加而减小。因此,选择(5±1)%的NaCl溶液是为了在实验中达到一个平衡点,既能有效模拟自然环境中的腐蚀条件,又能确保实验结果的可靠性和一致性。
至于盐雾试验的温度,GJB 150.11A-2009标准规定为35℃。这个温度的选择是基于实验数据和理论分析得出的,它能够加速装备表面的腐蚀速度,同时避免因温度过高而导致溶液中氧含量降低,可能产生的盐析现象。在35℃的条件下,腐蚀速度可以达到一个较佳的状态。此外,35℃也是世界上多数国家夏季的平均温度,这使得该标准更具普遍性和实用性。
4、盐雾试验设备
4.1 设备的选择
1)根据功能种类划分
普通盐雾试验箱:只能进行简单的盐雾试验;
复合盐雾试验箱:可进行高低温、湿热、盐雾循环试验。
2)根据加热方式划分
浸入式加热(或蒸汽加热),通过加热管将试验箱底部的水加热形成水蒸汽,来提高试验箱内的温度,此种方式的弊端是:水蒸汽上升会导致盐雾箱内的湿度增加,稀释盐雾的浓度,影响试验结果的准确性。
3)根据喷雾控制方式区分
国内盐雾试验箱:通过空气压缩机将空气加压后喷出,喷雾流量无法精确控制,喷雾流量不均匀,忽大忽小,稳定性差。
国外盐雾试验箱:通过蠕动泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来泵送液体,可精准控制流量,喷雾均匀,稳定性较高。
4)根据湿度功能控制区分
①普通试验箱:无法检测和控制湿度的试验箱。
②可检测湿度、喷雾时湿度控制在50 %以下的试验箱:由于湿度的数据在动态变化,只能记录整个干燥过程湿度的变化趋势,无具体的湿度下限值,因此,只能计量湿度的指示误差。
③可检测、精确控制和记录湿度的试验箱:便于计量湿度值。
在不同的试验标准中,对干燥时湿度的要求如表 所示。
干燥时湿度要求
4.2 设备的计量
1)设备在35 ℃的温度偏差、均匀度、波动度,应满足JJF 1101-2019 要求:
温度:在+35 ℃时,偏差:±2.0 ℃;波动度:±2 ℃;均匀度:±0.5 ℃;
湿度:<50 %RH 时,偏差:±5 %RH;波动度:±5 %RH;均匀度:±3 %RH。
注:对于可检测湿度、喷雾时湿度控制在50 %以下的试验箱,只能对湿度指示误差进行计量,在喷雾过程中湿度较大,在喷雾后,湿度是下降趋势,观察湿度的变化趋势,即在湿度小于50 %开始干燥计时直至24 h结束。
2)GJB 150.11A-2009 要求沉降量为(1~3)ml/(80 cm2.h),(1~3)ml/(80 cm2.h) 比(1~2)ml/(80 cm2.h)对样品的考核更严酷,在不同的试验标准中沉降量要求如表3 所示。
表3 沉降量要求