鹽霧試驗箱鹽霧腐蝕速率計算方法

一、鹽霧腐蝕速率基礎認知

（一）鹽霧腐蝕速率的核心定義與計算目標

1. 質(zhì)量損失法腐蝕速率計算：適用于金屬板材、緊固件等均質(zhì)材料，要求計算結(jié)果偏差≤±5%（同一批次 3 個平行樣品的腐蝕速率相對偏差），確保量化材料因腐蝕導致的質(zhì)量流失程度；

2. 腐蝕面積法腐蝕速率計算：適用于涂層材料、鍍層材料，要求腐蝕面積測算精度≤±2%（實際腐蝕面積與測算面積的偏差），精準評估涂層 / 鍍層的破損率與保護效果；

3. 腐蝕深度法腐蝕速率計算：適用于精密零部件、結(jié)構(gòu)件，要求腐蝕深度測量精度≤±0.01mm，通過深度變化反映材料內(nèi)部腐蝕程度，避免表面腐蝕數(shù)據(jù)的局限性。

1. 試驗環(huán)境參數(shù)因素：

• 鹽霧濃度：若鹽霧濃度波動超出標準要求（如中性鹽霧試驗中 5%±1% NaCl 溶液濃度波動＞±0.5%），會導致腐蝕速率異常，需通過試驗箱自動補液系統(tǒng)控制鹽霧濃度穩(wěn)定性，波動范圍≤±0.3%；

• 鹽霧沉降量：標準要求鹽霧沉降量為 1 - 2mL/(80cm2?h)，若沉降量不均勻（如試驗箱內(nèi)不同區(qū)域沉降量差異＞0.3mL/(80cm2?h)），會導致樣品腐蝕程度不一致，需通過優(yōu)化噴嘴布局（如東莞皓天多噴嘴環(huán)形布控技術(shù)）確保沉降量均勻性；

• 試驗溫度與濕度：中性鹽霧試驗溫度需控制在 35℃±2℃，相對濕度≥95%，溫度波動若＞±1℃/h，會加速或減緩腐蝕反應，需通過試驗箱恒溫恒濕控制系統(tǒng)維持環(huán)境穩(wěn)定性；

2. 樣品處理流程因素：

• 樣品預處理：樣品表面若殘留油污、氧化層，會影響腐蝕反應的起始狀態(tài)，預處理時需用丙酮或乙醇超聲清洗（清洗時間 10 - 15min），并在干燥箱（溫度 50℃±5℃）中烘干至恒重（兩次稱重質(zhì)量差≤0.1mg）；

• 腐蝕產(chǎn)物清除：試驗后樣品表面的腐蝕產(chǎn)物（如鐵銹、鋅鹽）若未清除，會導致質(zhì)量測量偏差，需根據(jù)材料類型選擇合適的清除方法（如金屬樣品用溶液浸泡，涂層樣品用軟毛刷輕掃），且清除后需再次烘干至恒重；

• 樣品尺寸測量：樣品的表面積、厚度等基礎尺寸測量偏差會直接影響腐蝕速率計算，需使用高精度測量工具（如數(shù)顯游標卡尺，精度 0.01mm），每個尺寸測量 3 次取平均值；

3. 測量設備精度因素：

• 稱重設備：用于質(zhì)量損失法的電子天平，精度需≤0.1mg，且需經(jīng)過國家法定計量機構(gòu)檢定合格（檢定周期不超過 1 年），避免稱重偏差導致腐蝕速率計算誤差；

• 面積測量設備：用于腐蝕面積法的圖像分析儀，分辨率需≥1000 萬像素，測量軟件需具備自動邊緣識別功能，確保腐蝕區(qū)域與非腐蝕區(qū)域的精準區(qū)分；

• 深度測量設備：用于腐蝕深度法的便攜式粗糙度儀，測量范圍 0 - 10mm，精度≤0.001mm，需定期用標準試塊校準（校準周期不超過 3 個月）。

• 樣品預處理：

1. 選取 3 個規(guī)格一致的樣品（如 Q235 鋼片，尺寸 100mm×50mm×2mm），用丙酮超聲清洗 10min，去除表面油污；

2. 將清洗后的樣品放入 50℃±5℃的干燥箱中烘干 2h，取出后置于干燥器（硅膠干燥劑，濕度≤30% RH）中冷卻至室溫（約 30min）；

3. 用精度 0.1mg 的電子天平稱量樣品初始質(zhì)量，記為\(m_0\)（每個樣品稱量 3 次，取平均值）；

• 樣品尺寸測量：用數(shù)顯游標卡尺測量樣品的長度\(L\)、寬度\(W\)、厚度\(d\)（每個尺寸測量 3 次），計算樣品總表面積\(S\)（若樣品為板材，\(S = 2×(L×W + L×d + W×d)\)；若為緊固件，需計算所有外表面面積，如螺栓的表面積 = 圓柱側(cè)面積 + 兩個端面面積），單位為 cm2；

• 試驗參數(shù)設置：根據(jù)試驗標準（如 GB/T 10125 - 2021）設置鹽霧試驗箱參數(shù)，中性鹽霧試驗為例：鹽霧濃度 5% NaCl（pH 值 6.5 - 7.2），試驗溫度 35℃±2℃，鹽霧沉降量 1 - 2mL/(80cm2?h)，試驗時間\(t\)（如 24h、48h、96h，根據(jù)客戶需求設定）。

• 將預處理后的樣品固定在試驗箱樣品架上（樣品與垂直方向成 15° - 30° 角，避免鹽霧直接沖刷樣品表面），確保樣品間無遮擋，間距≥20mm；

• 開啟試驗箱，按照設定參數(shù)運行，試驗過程中實時監(jiān)控鹽霧濃度、沉降量、溫度等參數(shù)，每 2h 記錄 1 次，確保參數(shù)符合標準要求；若出現(xiàn)參數(shù)波動（如溫度超出 35℃±2℃），需暫停試驗，排除故障后重新計算試驗時間。

• 試驗結(jié)束后，取出樣品，用流動的去離子水（水溫 25℃±5℃）輕輕沖洗樣品表面（沖洗時間≤30s），去除殘留的鹽霧溶液；

• 若樣品表面有腐蝕產(chǎn)物（如鐵銹），需根據(jù)材料類型選擇清除方法：對于鋼鐵樣品，用 50g/L 的溶液（溫度 25℃±5℃）浸泡 10min，期間用軟毛刷輕輕刷洗腐蝕區(qū)域，直至腐蝕產(chǎn)物清除；

• 將清除腐蝕產(chǎn)物后的樣品再次放入 50℃±5℃的干燥箱中烘干 2h，取出后置于干燥器中冷卻至室溫，用電子天平稱量樣品腐蝕后質(zhì)量，記為\(m_1\)（每個樣品稱量 3 次，取平均值）。

• 計算公式：

• 數(shù)據(jù)處理：計算 3 個平行樣品的腐蝕速率，取平均值作為最終腐蝕速率\(v_{m,avg}\)，同時計算相對標準偏差\(RSD\)（\(RSD = \frac{\sqrt{\frac{1}{3-1}\sum_{i=1}^{3}(v_{m,i} - v_{m,avg})^2}}{v_{m,avg}} \times 100\%\)）；

• 結(jié)果判定：若\(RSD ≤ 5\%\)，則計算結(jié)果有效，說明平行樣品腐蝕速率一致性良好；若\(RSD ＞ 5\%\)，需重新檢查樣品預處理流程（如是否清除腐蝕產(chǎn)物）、試驗環(huán)境參數(shù)（如鹽霧沉降量是否均勻），排除問題后重新進行試驗與計算。

• 樣品預處理：選取 3 個涂層 / 鍍層完好的樣品（如鍍鋅鋼板、環(huán)氧樹脂涂層鋁合金板，尺寸 100mm×100mm），用乙醇擦拭樣品表面，去除灰塵；用圖像分析儀拍攝樣品初始表面圖像，確認無初始腐蝕破損，記錄樣品總面積\(A_0\)（單位：cm2，如 100mm×100mm 樣品的\(A_0 = 100\)cm2）；

• 劃痕處理（可選）：若需模擬涂層破損后的腐蝕行為，需用劃刀在樣品表面劃十字劃痕（劃痕深度穿透涂層至基材，長度 50mm，寬度 0.1mm），并拍攝劃痕區(qū)域初始圖像；

• 試驗參數(shù)設置：根據(jù)試驗標準（如 ISO 9227:2017）設置鹽霧試驗箱參數(shù)，以酸性鹽霧試驗為例：鹽霧濃度 5% NaCl（pH 值 3.1 - 3.3），試驗溫度 35℃±2℃，鹽霧沉降量 1 - 2mL/(80cm2?h)，試驗時間\(t\)（如 168h、336h）。

• 將樣品固定在試驗箱樣品架上（涂層 / 鍍層面朝向鹽霧噴射方向，與垂直方向成 20° 角），開啟試驗箱按設定參數(shù)運行，每 24h 觀察一次樣品腐蝕情況，記錄腐蝕起始時間；

• 試驗結(jié)束后，取出樣品，用去離子水輕輕沖洗表面，用無塵布吸干水分，避免擦拭腐蝕區(qū)域?qū)е缕茡p面積擴大；

• 腐蝕面積測量：用圖像分析儀（分辨率 1000 萬像素，配備腐蝕面積分析軟件）拍攝樣品腐蝕后表面圖像，軟件自動識別腐蝕區(qū)域（如涂層起泡、剝落、基材銹蝕區(qū)域），測量腐蝕總面積\(A_1\)（單位：cm2）；若有劃痕，需單獨測量劃痕兩側(cè)的腐蝕擴展面積\(A_{scratch}\)（單位：cm2）；

• 計算公式：

1. 整體腐蝕面積速率\(v_A\)（單位：cm2/h）：

2. 劃痕腐蝕擴展速率\(v_{A,scratch}\)（單位：cm2/h）：

• 結(jié)果判定：3 個平行樣品的腐蝕面積速率相對標準偏差\(RSD ≤ 8\%\)（涂層材料因腐蝕不均勻性，RSD 允許范圍略高于金屬材料），則計算結(jié)果有效；若某一樣品的腐蝕面積速率與平均值偏差＞15%，需剔除該異常數(shù)據(jù)，用剩余 2 個樣品重新計算平均值。

• 樣品預處理：選取 3 個精密零部件樣品（如軸承鋼滾珠、鋁合金結(jié)構(gòu)件），用異丙醇超聲清洗 5min，烘干后用便攜式粗糙度儀測量樣品關(guān)鍵部位的初始表面輪廓，記錄初始平均深度\(h_0\)（單位：mm，測量區(qū)域為 5mm×5mm，取 5 個測量點的平均值）；

• 試驗參數(shù)設置：根據(jù)客戶需求與零部件實際應用場景，設置鹽霧試驗箱參數(shù)，如銅加速醋酸鹽霧試驗（CASS）：鹽霧濃度 5% NaCl + 0.26g/L 氯化銅（pH 值 3.1 - 3.3），試驗溫度 50℃±2℃，鹽霧沉降量 1 - 2mL/(80cm2?h)，試驗時間\(t\)（如 24h、48h）。

• 將樣品固定在專用工裝（避免試驗過程中樣品碰撞導致尺寸變化）上，放入試驗箱，按設定參數(shù)運行；

• 試驗結(jié)束后，取出樣品，用去離子水沖洗，烘干后用軟布輕輕擦拭表面，去除松散腐蝕產(chǎn)物（避免損傷基材）。

• 腐蝕深度測量：用便攜式粗糙度儀在原測量區(qū)域（標記位置，確保測量點一致）測量樣品腐蝕后的表面輪廓，記錄腐蝕后的平均深度\(h_1\)（單位：mm），同時記錄腐蝕深度\(h_{max}\)（單位：mm）；

• 計算公式：

1. 平均腐蝕深度速率\(v_h\)（單位：mm/h）：

2. 腐蝕深度速率\(v_{h,max}\)（單位：mm/h）：

• 結(jié)果判定：3 個平行樣品的平均腐蝕深度速率相對標準偏差\(RSD ≤ 10\%\)，腐蝕深度速率偏差≤±0.002mm/h，則計算結(jié)果有效；若深度測量值波動過大，需檢查