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背景 自1914年以来，盐雾喷淋方法首次被应用于测试材料的耐腐蚀性能。1939年，中性盐雾喷淋测试被纳入ASTM B117标准。这一传统的盐雾标准要求样品在35°C条件下持续暴露于5%浓度的盐雾中。尽管ASTM B117测试标准在80年的应用过程中经历了多次修订和改进，长期以来人们一直认为“盐雾喷淋法”得出的测试结果与样品在户外暴露时的实际腐蚀效果之间的相关性并不理想。尽管如此，目前ASTM B117仍然是盐雾腐蚀测试的主要标准，被广泛应用于涂层、军用元件和电子元件的耐腐蚀性测试。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]随着对材料防腐要求的不断提高，工程师和科研人员一直在努力开发能更准确模拟户外腐蚀效果的测试程序。在二十世纪六十年代和七十年代，英国的Harrison和Timmons开发了Prohesion测试，这种测试方法特别适用于工业防护涂料的腐蚀性测试。 近年来，SAE（Society of Automotive Engineers）和AISI（American Iron and Steel Institute）已经开始研究并开发汽车循环腐蚀性测试。目前的研究结果令人满意，并已发表了一些相关文章。
循环腐蚀性测试是什么？
循环腐蚀测试是一种比传统恒态暴露更真实的盐雾喷淋测试方法。鉴于实际户外环境通常包括干燥和湿润两种状态，因此在实验室加速测试中模拟这些自然的、周期性的条件显得尤为重要。金鉴实验室凭借在这一领域的深厚积累，提供专业的循环腐蚀测试服务。相关研究显示，经过金鉴实验室的循环腐蚀测试，样品的相对腐蚀率、结构和形态与户外腐蚀的结果高度相似。由此可见，循环腐蚀测试相较于传统的盐雾喷淋法，更能真实地模拟户外暴露情况，从而有效地评估包括一般腐蚀、电化学腐蚀和缝隙腐蚀等在内的多种腐蚀机制。 循环腐蚀测试的目的是模拟户外腐蚀环境中的不同腐蚀类型。金鉴实验室的CCT（Cyclic Corrosion Testing）将样品暴露于一系列不同条件的循环环境中。简单的暴露循环，如Prohesion测试，将样品暴露在由盐雾和干燥条件组成的循环中。更复杂的汽车测试方法除了要求盐雾和干燥循环外，还包括浸泡、潮湿和冷凝等循环。最初，这些测试循环是通过人工操作完成的，实验室操作人员需要将样品从盐雾喷淋箱转移到潮湿试验箱，然后再移到干燥装置等。近年来，金鉴实验室采用微处理器控制的测试箱可以自动完成这些测试步骤，从而减少了试验的不确定性。 暴露条件--循环腐蚀性测试中应用到下述条件中的一种或全部:
室温条件： 在金鉴实验室的CCT测试中，"室温环境"指的是实验室内的常温条件。在这种环境下，测试样品的性能通常会以非常缓慢的方式发生变化。举例来说，经过金鉴实验室盐雾喷淋后的样品会在室温条件下放置两小时。在这段时间内，样品实际上会在特定温度和湿度条件下经历一个缓慢的干燥过程。一般来说，在"室温条件"下不会存在腐蚀性蒸汽和气体，气体流动几乎不存在，温度通常维持在25±5℃，相对湿度为50%或更低。在每次测试过程中，金鉴实验室会监控和记录实验室条件。 箱内条件：箱内条件: 在金鉴实验室的测试流程中，非室温条件通常涉及将样品暴露在特定条件下的测试箱内。要在不同的非室温条件之间进行切换，可以通过人工将测试样品从一个试验箱移动到另一个，或者在全自动试验箱内实现条件之间的循环。在金鉴实验室的每次测试中，温度和相对湿度都必须受到严格监控。为了确保测试的准确性和可靠性，金鉴实验室采用先进的自动控制系统。温度偏差在测试过程中被精确控制在±3℃或更小的范围内。
盐雾(喷淋)条件: 在金鉴实验室的测试流程中，盐雾条件测试可以在B117类型的测试箱内进行，也可以在实验室条件下通过人工操作来实现。金鉴实验室配备了先进的测试设备，其中包括能够喷出雾状盐溶液的喷嘴。除了使用NaCl（氯化钠）之外，金鉴实验室还可以根据客户需求使用含有其他化学物质的电解液，以模拟酸雨或其他工业腐蚀情况。图1展示了金鉴实验室的盐雾条件测试设备示意图。
干燥条件: 在金鉴实验室的测试环境中，干燥条件可以在一个开放式实验室中或者在专门的试验箱内实现。在这些空间内，空气流通充分，有助于避免样品分层并确保样品的干燥。关于"干燥"的定义存在一定复杂性，人们对于是指样品表面干燥还是完全干燥仍有争议。随着产品腐蚀的渗透，可能会增加样品达到完全干燥所需的时间。下图展示了金鉴实验室的Q-Fog设备处于干燥条件下的情况。
潮湿条件: 在金鉴实验室的测试流程中，CCT测试程序通常需要在高湿度条件下进行，相对湿度要求通常在95-100%之间，符合ASTM D2247测试标准的要求。金鉴实验室配备了先进的设备，客户可以选择使用B117试验箱来喷淋纯水雾，以满足高湿度条件的测试需求。下图展示了金鉴实验室的Q-Fog盐雾试验机处于潮湿条件下的情况。
浸泡腐蚀条件: 这种条件通常包含特定浓度的电解液，一般情况下浓度为5%，pH值在4到8，温度通常也是特定的。使用过程中，溶液可能被污染，应定期更换溶液。
浸水条件: 必须使用蒸馏水或去离子水。关于水质的要求可参考ASTM D119312标准。浸泡用的容器应由塑料或其它惰性材料制成。浸泡液的pH值在6到8之间， 温度为24±3℃，电导率在2 5 ℃时应小于50mohm/cm。
图1.Q-Fog循环腐蚀测试的喷雾过程
图2.Q-Fog润湿过程
图3.Q-Fog干燥过程
CCT盐雾箱测试指南 由于CCT盐雾测试箱的测试过程相对复杂，并且包含多个循环暴露步骤，这往往会导致人们混淆。为了帮助操作者更好地理解CCT暴露测试条件在各步骤中可能产生的差异，以及促进不同实验室之间在测试结果上达成一致，我们提供了以下测试指南。
使用参照样品 如果可能，参照样品(测试过，已知性能的样品)应和被测样品同步进行测试，如有可能最好使用多种参照样品。参照样品有助于评判被测样品的测试性能。参照样品的使用可以帮助将重复测试的测试条件的参数标准化，也能对不同的重复测试的结果比较进行指导。
测试样品的制备： 在进行CCT测试之前，一种常见的做法是在涂层样品上划线，这有助于破坏涂层以加速腐蚀进程。特别是在使用石击仪时，建议按照ASTM D3170-13标准操作。越来越多的证据表明，划痕的深度差异会对CCT盐雾测试结果产生严重影响，尤其是对镀锌底材的影响最为显著。在大多数情况下，划痕应该深入到金属底材中。由于划痕的几何形状也会影响结果，因此必须记录所使用的划线工具。为了观察划痕损害，可以使用显微镜，相关的划痕方法描述在ASTM D1654-14标准中。在金鉴实验室，我们严格遵循这些操作规范，以确保测试结果的准确性和可靠性。
暴露实验注意事项： 除了B117中提到的注意事项外, CCT暴露的多种测试条件给试验结果重复性和再现性带来更多的潜在问题。
试验箱负荷: 满负荷的试验箱通常比轻负荷的试验箱，需要更长的时间来实现温度转变。为了保证测试时空气流通，试验箱的负荷应均匀。
转换(斜坡)时间: 无论是人工操作还是金鉴实验室的全自动试验箱，转换时间都是影响测试结果的一个关键因素。在人工操作中，转换时间指的是将样品从一个环境或暴露条件转移到另一个环境或暴露条件所需的时间。而在金鉴实验室的全自动试验箱中，转换时间则指设备改变箱内暴露条件所需的时间。相比于人工操作，金鉴实验室的全自动试验箱提供了更可预测和可重复的转变过程。尽管如此，转换时间对测试结果的影响仍需要进一步研究。因此，我们强调监控并记录转换时间的重要性，因为转换时间会随着以下情况的改变而发生变化：
• 室温条件的变化
• 人工操作程序的变化
• 使用的仪器类型
• 试验箱的负荷
盐雾沉降及均匀性: 在传统的盐雾喷淋测试中，金鉴实验室通常通过在箱内不同位置收集盐雾来检测喷雾的均匀性。与B117测试不同，CCT盐雾沉降率的检测无法在测试操作过程中完成。这是因为大多数CCT暴露规范要求的盐雾循环时间相对较短。因此，为了评估在金鉴实验室的CCT酸雾腐蚀试验箱中盐雾沉积量的均匀性，我们需要连续收集16小时的盐雾沉积量。有关如何收集盐雾沉积量的详细说明，请参考B117测试方法。
测试中断: 当测试必须中断时,被测样品尽可能置于不被腐蚀的条件中。记录所有的中断情况及样板的处理情况。 报告---除了传统盐雾测试所要求的所有需要记录的测试条件外，CCT盐雾测试报告还应该包括：
• 全自动盐雾箱的转换时间
• 盐雾箱的负荷情况（例如，样品数量）
• 人工测试时，实验室的受控温度、相对湿度的平均值以及这些参数每天的波动情况。
自动CCT盐雾测试的优点： 循环腐蚀性测试一开始是劳动密集型人工操作测试方法。现在，自动化多功能盐雾箱已问世而且它可以在一个试验箱内完成所有的CCT测试。以下是它的一些优点：
• 不用人工把测试样品从一个试验箱移到另一个试验箱
• 不用费力地对测试样品进行喷雾
• 减小因对样品搬动而引起的测量结果变化
• 可更准确地预测转变时间
常用循环腐蚀性测试方法： 下列所述是部分常用的测试方法。以下测试条件是对各种标准、测试方法和操作的简述。
Prohesion循环 Prohesion测试起源于英国，应用于工业防护涂料的测试。Prohesion也因在丝状腐蚀性测试中的很好结果而得到认可。Prohesion电解液比传统的盐雾浓度更低。除此之外，喷雾空气未经湿润。
暴露条件包括: 电解液 0.05%氯化钠和0.35%硫酸铵
酸性溶液 pH值在5.0和5.4之间
Prohesion暴露循环如下:
1小时 在25℃(或室温条件下)盐雾喷淋
1小时 在35℃干燥 (通过给测试箱通新鲜空气来干燥样品，45分钟后样品上的所有可见液滴都被吹干)重复上述步骤
腐蚀/老化循环： 对工业防护涂料来说，增加紫外线测试有利于提高一些产品的测试相关性16,17。这是因为紫外线对涂料的破坏使产品更易腐蚀。腐蚀/老化循环由一周 Prohesion测试和一周的QUV暴露交替进行。
电解液 0.05%氯化钠和0.35%硫酸铵
溶液酸度 pH值在5.0和5.4之间
试验周期 2,000小时
腐蚀/ 老化暴露循环如下:
1小时 在25℃ (或室温条件下)盐雾喷淋
1小时 在35℃ 干燥(通过给测试箱通新鲜空气来干燥样品，45分钟后
样品上的所有可见液滴都被吹干)
重复一周，然后人工操作把样品移动到QUV加速老化实验装置且在下列循环中暴露：
4小时 UV紫外光照, UVA-340灯管, 60℃
4小时 冷凝(纯水)，50℃
重复一周
人工操作把样品移动到CCT试验箱且重复整个程序。
汽车CCT暴露
汽车工业的循环腐蚀性测试方法技术领先。因此，大部分CCT测试都应用在汽车测试方面。
GM 9540P/B. 通过美国汽车工程师学会SAE ACAP委员会和美国钢铁学会AISI所做研究，这是目前首选的用于汽车表面腐蚀（面涂或预涂金属板）的CCT方法之一。 GM 9540P/B要求每天按16小时工作周期人工试验， 或使用自动循环测试箱。如果是人工操作，就要用一个喷雾器给样品喷雾直到全部湿透。零件在被喷雾之前看起来必须是干燥的。如果是人工操作， 周末的时候样品只能暴露在实验室条件下。自动化测试装置可在一个试验箱内完成暴露测试。
GM 9540P/B暴露条件包括：
电解液 0.9%NaCl,0.1%CaCl2 & 0.25 NaHCO3
溶液酸度 pH值在6.0和8.0之
试验周期 80测试循环 (1,920小时)
GM 9540P/B暴露测试循环如下:
– 彻底的盐雾喷淋
90分钟 实验室环境(25℃,相对湿度30-50%)
– 彻底的盐雾喷淋
90分钟 实验室环境(25℃,相对湿度30-50%)
– 彻底的盐雾喷淋
90分钟 实验室环境(25℃,相对湿度30-50%)
– 彻底的盐雾喷淋
210分钟 实验室环境(25℃,相对湿度30-50%)
8小时 潮湿 (相对湿度9-100%)
8小时 干燥 (60℃,相对湿度<30%)
重复上述步骤
CCT酸雨： 这是一种模拟酸雨暴露的测试循环，是日本汽车标准组织(JASO)的测试方法 M609在汽车腐蚀性测试方面的改进版。
CCT酸雨暴露条件如下：
电解液 5%(重量)NaCl,0.12%
(体积)HNO3, 0.173%
(体积)H2SO4, 0.228%
(重量)NaOH
溶液酸度 pH值在3.5
CCT酸雨暴露循环如下：
2小时 35℃盐雾喷淋
4小时 60℃干燥,相对湿度小于30%
2小时 50℃湿润/潮湿,相对湿度高于95%
CCT酸雨测试要求各测试条件之间的转换时间如下：
盐雾到干燥 30分钟以内
干燥到潮湿 15分钟以内
潮湿到盐雾 30分钟以内
总结
目前存在多种盐雾腐蚀性测试方法，每种方法都有其独特的优势和局限性。部分研究人员主张盐雾条件相较于浸泡条件更为优越，而有些人则倾向于使用特殊电解液以模拟酸雨环境。然而，自动化盐雾箱仍是主流选择。关于暴露温度、持续时间以及暴露顺序的设定，学界尚存争议，因此循环时间的调整及腐蚀溶液的改进研究仍将持续深入。不过，就大多数材料而言，人们普遍认为循环腐蚀性测试的结果相较于传统的盐雾喷淋测试更为贴近实际情况。
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