盐雾试验影响因素浅析

1 引言

盐雾试验是产品腐蚀防护与控制工作有效的评价手段，是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀。盐雾中含有氯离子，氯离子易腐蚀金属材料的表面。通过盐雾试验，可确定材料保护层的有效性，评定盐的沉积物对产品物理和电气性能的影响，评价产品防盐雾腐蚀性能[1]。

盐雾试验可分为两大类：一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。人工加速模拟盐雾环境试验是利用盐雾试验箱，在有效空间内通过造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能进行评判，其盐雾环境中的含有的氯离子浓度一般为天然环境的几倍或几十倍，极大地提高了腐蚀速率，能够在短时间内得到产品耐盐雾腐蚀的结果。

2 盐雾试验机理

盐雾对金属材料的腐蚀是以电化学作用而逐渐地损坏的，主要是导电的盐溶液渗入金属内部发生了电化学反应，形成“低电位金属-电解质溶液-高电位杂质”的原电池系统，从而发生电子转移，阳极金属出现溶解，最终形成新的化合物，即腐蚀生成物。盐雾腐蚀破坏过程中起主要作用的是氯离子，氯离子半径较小，因此具有很强的穿透能力，容易穿透金属氧化层和防护层进入到金属内部，破坏金属的钝态。同时，氯离子具有一定的水合能容易吸附在金属表面的孔隙、裂缝等位置，取代保护金属氧化层中的氧，致使金属受到破坏。

3 人工模拟盐雾试验分类

人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。

3.1 中性盐雾试验

中性盐雾试验是出现最早应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。一般情况下，它采用 5% 的氯化钠盐水溶液，溶液 PH 值调在中性范围（（6.5～7.2））作为喷雾用的溶液。试验温度均取 35^∘C ，要求盐雾的沉降率在 1～3mL /80cm2.h 之间，沉降量一般都是 1～ 2 mL /80cm2.h 之间[2]。

3.2 醋酸盐雾试验

醋酸盐雾试验是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它是在 5% 氯化钠溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的 PH 值降为 3 左右，溶液变成酸性，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比中性盐雾试验快 3 倍左右。

3.3 铜盐加速醋酸盐雾试验

铜盐加速醋酸盐雾试验是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀试验，试验温度为50^∘C ，盐溶液中加入少量铜盐-氯化铜，强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度大约是中性盐雾试验的8 倍。

3.4 交变盐雾试验

交变盐雾试验是一种综合盐雾试验，它实际上是中性盐雾试验加恒定湿热试验。它主要用于空腔型的整机产品，通过潮态环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在产品内部产生。它是将产品在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换，最后考核整机产品的电性能和机械性能有无变化。

4 盐雾试验影响因素

盐雾试验腐蚀速率在很大程度上取决于试验温度、盐溶液浓度、溶液 PH 值、盐雾淀积率、样品放置角度及流速等方面。

4.1 试验温度的影响

随着温度升高，腐蚀速度也会越快。温度对反应速率有明显影响，温度每升高 10^∘C ，腐蚀速度将提高 2～3 倍，电解质的导电率将增加 10%～20% 。这是因为温度升高，试样表面盐液膜中的离子运动加剧，化学反应速度加快。不过由于氧在溶液中的溶解度与温度成反比，所以当温度超过 35°C 后，腐蚀速度反而随着温度升高而降低。

腐蚀速度主要是受温度与溶解在溶液中的氧含量两个因素所影响。

当温度低于35℃时，虽然氧含量随着温度升高而降低，但在这种情况下电化学反应所需要的氧是足够的，腐蚀速度（即电化学反应速度）与温度成正比，腐蚀速度受温度控制。

当温度高于35℃时，随着温度升高而导致氧含量降低，从而不能满足电化学反应所需要的量。此时，腐蚀速度是受溶解氧含量控制的，虽然温度升高会使化学反应速度提高，但由于是氧在参与电化学反应，所以氧浓度下降，腐蚀速度却随温度升高而降低[3]。

4.2 溶液浓度的影响

在一定温度条件下，腐蚀速度是由盐浓度与溶解在溶液中的氧含量两个因素来控制的。当溶液中氧的含量能满足电化学反应时，腐蚀速度受盐浓度控制，即氯离子浓度越大，发生的反应越强，腐蚀速度与浓度成正比。当浓度增加到 5%时，氧含量达到相对的饱和，腐蚀速度最快[4]，当盐浓度持续增加后，溶解的氧含量将逐渐降低，不能满足电化学反应的需求。这时，腐蚀速度是受溶液中氧的含量来控制。虽然氯离子浓度变大，但此时起主要作用的是氧，所以腐蚀速度随浓度的增加而变小。

4.3 溶液 PH 值的影响

溶液的 pH 值反映了溶液的酸碱度。pH 值越低，溶液中氢离子的浓度越高，酸性越强，腐蚀性也越强。

4.4 盐雾淀积率的影响

盐雾淀积率是单位时间内在试验区域上淀积的盐雾量，反映了喷雾密度和均匀性。盐雾颗粒的大小与吸附的氧含量及腐蚀性息息相关。自然界中 90% 以上的盐雾颗粒直径在 1μm 以下。有研究表明，直径 1μm 的盐雾颗粒表面所吸附的氧量与颗粒内部溶解的氧量是相对平衡的，盐雾颗粒再小，所吸附的氧量也不再增加。但如果液膜中的氧是静止的，当液膜与金属接触，金属会很快腐蚀，同时液膜中的氧也很快下降，使腐蚀反应减慢。如果液膜不断更新，腐蚀就会连续进行。

金属表面液膜的更新速度随盐雾淀积率的增加而加快。盐雾淀积率过低会影响金属表面液膜的更新速度。当淀积率小于0.3mL/cm2·d 时，腐蚀速度随淀积率的增加而增加。这是因为金属表面液膜较薄，氧很快到达阴极表面，腐蚀率会缓慢上升，并逐渐趋于平稳；当沉降率超过1.2mL/cm2·d 时，液膜将增厚，氧的扩散距离将增加，从而到达阴极表面减缓，腐蚀速度反而不加快。因此，控制盐雾淀积率，保障腐蚀速度稳定，使试验结果重复性较好[5]。

4.5 试样摆放角度的影响

在盐雾试验中，由于试验箱内的温度、盐溶液浓度是恒定的，在控制好盐雾淀积率的同时，试样在盐雾箱中的放置角度将对试验结果将产生重要影响。盐雾试验是以垂直方向淀积的，在初始阶段，腐蚀几乎全部在试样向上的一面发生，这和自然环境下的腐蚀情况存在差异。在自然环境下，试样的两面都会受到盐雾腐蚀，而且有时试样背面还更严重，说明盐雾试验本质上与自然环境的不同。试样放置角度（样品与水平面的夹角）的变化会严重影响水平面上的投影面积，直接关系到试样表面的盐雾淀积量，一般推荐试样的摆放角度为 30℃[6]。

4.6 流速的影响

在氧浓度、温度、盐浓度一定时，流速与腐蚀速度成正比关系，流速增加会导致腐蚀速度的加快。

5 总结

盐雾试验是评判产品或者材料耐盐雾腐蚀能力的重要手段，影响实验结果的因素有很多，因此要提高试验结果的准确性及有效性，试验过程中掌控各变量的技术十分关键，试验人员应当丰富理论知识，同时也需要有丰富的实践经验和对产品的了解，从多方面结合实际表述试验结果，更好的提供有效信息，进而提高产品的抗盐雾腐蚀能力。

参考文献：

[1] 罗兰，王一临. 盐雾试验方法探讨[J].装备环境工程，2011（4）：77-81.

[2] GJB 4.11-1983，船舶电子设备环境试验盐雾试验[S] .

[3] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2007.

[4] 杨纯儿.盐雾试验技术现状[J].合成材料老化与应用， 2010， 39（1）：43-48.

[5] 陈国强，吴勇. DSS1 型雪深观测仪的故障检修及维护[J].青海气象， 2021，（03）：72-74.

[6] GB/T 2423.17-1993，电工电子产品基本环境试验规程试验 Ka：盐雾试验方法[S]

作者简介：叶振，1989.03，男，甘肃靖远，汉族，在职研究生，中级工程师，主要研究元器件可靠性、无源互调、可靠性试验、微放电及大功率测试等。张磊，2001.04，男，陕西咸阳，汉族，本科，无，主要研究元器件可靠性、可靠性试验等。胡波，1995.03，男，甘肃秦安，汉族，大专，无，主要研究元器件可靠性、可靠性试验等。杨锐，1998.08，男，陕西白水，汉族，研究生，助理工程师，主要研究元器件可靠性、无源互调、可靠性试验、微放电及大功率测试等。孙卓，1983.06，男，吉林通化，汉族，在职研究生，中级工程师，主要研究元器件可靠性、无源互调、可靠性试验、微放电及大功率测试等。