鹽霧測試是一種主要利用鹽霧試驗設備所創造的人工模擬鹽霧環境條件來考核產品或金屬材料耐腐蝕性能的環境試驗。它分為兩大類，一類為天然環境暴露試驗，另一類為人工加速模擬鹽霧環境試驗。人工模擬鹽霧環境試驗是利用一種具有一定容積空間的試驗設備——鹽霧試驗箱，在其容積空間內用人工的方法，造成鹽霧環境來對產品的耐鹽霧腐蝕性能質量進行考核。
基本介紹
- 中文名：鹽霧測試
- 外文名：Salt Spray Test
- 設備：鹽霧試驗箱
- 性質：大氣環境測驗
簡介,分類,中性鹽霧試驗,醋酸鹽霧試驗,銅鹽加速醋酸鹽霧試驗,交變鹽霧試驗,標準,技術分析,腐蝕危害,腐蝕機理,因素,試驗溫濕度,鹽溶液的濃度,樣品放置角度,鹽溶液的pH值,噴霧方式,試驗方法,試驗作用,
簡介
腐蝕是材料或其性能在環境的作用下引起的破壞或變質。大多數的腐蝕發生在大氣環境中，大氣中含有氧氣、濕度、溫度變化和污染物等腐蝕成分和腐蝕因素。鹽霧腐蝕就是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕。 鹽霧對金屬材料表面的腐蝕是由於含有的氯離子穿透金屬表面的氧化層和防護層與內部金屬發生電化學反應引起的。同時，氯離子含有一定的水合能，易被吸附在金屬表面的孔隙、裂縫排擠並取代氧化層中的氧，把不溶性的氧化物變成可溶性的氯化物，使鈍化態表面變成活潑表面。
鹽霧測試是一種主要利用鹽霧試驗設備所創造的人工模擬鹽霧環境條件來考核產品或金屬材料耐腐蝕性能的環境試驗。它分為二大類，一類為天然環境暴露試驗，另一類為人工加速模擬鹽霧環境試驗。人工模擬鹽霧環境試驗是利用一種具有一定容積空間的試驗設備——鹽霧試驗箱，在其容積空間內用人工的方法，造成鹽霧環境來對產品的耐鹽霧腐蝕性能質量進行考核。它與天然環境相比，其鹽霧環境的氯化物的鹽濃度，可以是一般天然環境鹽霧含量的幾倍或幾十倍，使腐蝕速度大大提高，對產品進行鹽霧試驗，得出結果的時間也大大縮短。如在天然暴露環境下對某產品樣品進行試驗，待其腐蝕可能要1年，而在人工模擬鹽霧環境條件下試驗，只要24小時，即可得到相似的結果。
分類
中性鹽霧試驗
是出現最早套用領域最廣的一種加速腐蝕試驗方法。一般情況下，它採用5%的氯化鈉鹽水溶液，溶液PH值調在中性範圍（6.5～7.2）作為噴霧用的溶液。試驗溫度均取35℃，要求鹽霧的沉降率在1～3ml/80cm2.h之間，沉降量一般都是1～2ml/80cm2.h之間。
醋酸鹽霧試驗
是在中性鹽霧試驗的基礎上發展起來的。它是在5%氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降為3左右，溶液變成酸性，最後形成的鹽霧也由中性鹽霧變成酸性。它的腐蝕速度要比NSS試驗快3倍左右。
銅鹽加速醋酸鹽霧試驗
是國外新近發展起來的一種快速鹽霧腐蝕試驗，試驗溫度為50℃，鹽溶液中加入少量銅鹽—氯化銅，強烈誘發腐蝕。它的腐蝕速度大約是NSS試驗的8倍。
交變鹽霧試驗
是一種綜合鹽霧試驗，它實際上是中性鹽霧試驗加恆定濕熱試驗。它主要用於空腔型的整機產品，通過潮態環境的滲透，使鹽霧腐蝕不但在產品表面產生，也在產品內部產生。它是將產品在鹽霧和濕熱兩種環境條件下交替轉換，最後考核整機產品的電性能和機械性能有無變化。
標準
鹽霧試驗標準是對鹽霧試驗條件，如溫度、濕度、氯化鈉溶液濃度和PH值等做的明確具體規定，另外還對鹽霧試驗箱性能提出技術要求。同種產品採用哪種鹽霧試驗標準要根據鹽霧試驗的特性和金屬的腐蝕速度及對鹽霧的敏感程度選擇。下面介紹幾個鹽霧試驗標準，如GB/T2423.17—2008《電工電子產品基本環境試驗規程 試驗Ka：鹽霧試驗方法》，GB/T2423.18—2000《電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗 試驗Kb：鹽霧，交變（氯化鈉溶液）》，GB5938—86《輕工產品金屬鍍層和化學處理層的耐腐蝕試驗方法》，GB/T1771—91《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測定》。
鹽霧試驗的目的是為了考核產品或金屬材料的耐鹽霧腐蝕質量，而鹽霧試驗結果判定正是對產品質量的宣判，它的判定結果是否正確合理，是正確衡量產品或金屬抗鹽霧腐蝕質量的關鍵。鹽霧試驗結果的判定方法有：評級判定法、稱重判定法、腐蝕物出現判定法、腐蝕數據統計分析法。評級判定法是把腐蝕面積與總面積之比的百分數按一定的方法劃分成幾個級別，以某一個級別作為合格判定依據，它適合平板樣品進行評價；稱重判定法是通過對腐蝕試驗前後樣品的重量進行稱重的方法，計算出受腐蝕損失的重量來對樣品耐腐蝕質量進行評判，它特別適用於對某種金屬耐腐蝕質量進行考核；腐蝕物出現判定法是一種定性的判定法，它以鹽霧腐蝕試驗後，產品是否產生腐蝕現象來對樣品進行判定，一般產品標準中大多採用此方法；腐蝕數據統計分析方法提供了設計腐蝕試驗、分析腐蝕數據、確定腐蝕數據的置信度的方法，它主要用於分析、統計腐蝕情況，而不是具體用於某一具體產品的質量判定。
技術分析
腐蝕危害
鹽霧腐蝕會破壞金屬保護層，使它失去裝飾性，降低機械強度；一些電子元器件和電器線路，由於腐蝕而造成電源線路中斷，特別是在有振動的環境中，尤為嚴重；當鹽霧降落在絕緣體表面時，將使表面電阻降低；絕緣體吸收鹽溶液後，它的體積電阻將降低四個數量級；機械部件或運動部件的活動部位由於腐蝕物的產生，而增加了摩擦力以至造成運動部件被卡死。
腐蝕機理
鹽霧對金屬材料的腐蝕，主要是導電的鹽溶液滲入金屬內部發生電化學反應，形成“低電位金屬－電解質溶液－高電位雜質”微電池系統，發生電子轉移，作為陽極的金屬出現溶解，形成新的化合物即腐蝕物。金屬保護層和有機材料保護層也同樣，當作為電解質的鹽溶液滲入內部後，便會形成以金屬為電極和金屬保護層或有機材料為另一電極的微電池。
鹽霧腐蝕破壞過程中起主要作用的是氯離子。它具有很強的穿透本領，容易穿透金屬氧化層進入金屬內部，破壞金屬的鈍態。同時，氯離子具有很小的水合能，容易被吸附在金屬表面，取代保護金屬的氧化層中的氧，使金屬受到破壞。
除了氯離子外，鹽霧腐蝕機理還受溶解於鹽溶液里（實質上是溶解在試樣表面的鹽液膜）氧的影響。氧能夠引起金屬表面的去極化過程，加速陽極金屬溶解，由於鹽霧試驗過程中持續噴霧，不斷沉降在試樣表面上的鹽液膜，使含氧量始終保持在接近飽和狀態。腐蝕產物的形成，使滲入金屬缺陷里的鹽溶液的體積膨脹，因此增加了金屬的內部應力，引起了應力腐蝕，導致保護層鼓起。
因素
影響鹽霧試驗結果的主要因素包括：試驗溫濕度、鹽溶液的濃度、樣品放置角度、鹽溶液的pH值、鹽霧沉降量和噴霧方式等。
試驗溫濕度
鹽溶液的濃度
鹽溶液的濃度對腐蝕速度的影響與材料和覆蓋層的種類有關。濃度在5%以下時鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而增加；當濃度大於5%時，這些金屬的腐蝕速度卻隨著濃度的增加而下降。上述這種現象可以用鹽溶液里的氧含量來解釋，鹽溶液里的氧含量與鹽的濃度有關，在低濃度範圍內，氧含量隨鹽濃度的增加而增加，但是，當鹽濃度增加到5%時，氧含量達到相對的飽和，如果鹽濃度繼續增加，氧含量則相應下降。氧含量下降，氧的去極化能力也下降即腐蝕作用減弱。但對於鋅、鎘、銅等金屬，腐蝕速度卻始終隨著鹽溶液濃度的增加而增加。
樣品放置角度
樣品的放置角度對鹽霧試驗的結果有明顯影響。鹽霧的沉降方向是接近垂直方向的，樣品水平放置時，它的投影面積最大，樣品表面承受的鹽霧量也最多，因此腐蝕最嚴重。研究結果表明：鋼板與水平線成45度角時，每平方米的腐蝕失重量為250 g，鋼板平面與垂直線平行時，腐蝕失重量為每平方米140 g。GB/T2423.17-93標準規定“平板狀樣品的放置方法，應該使受試面與垂直方向成30度角。”
鹽溶液的pH值
鹽溶液的pH值是影響鹽霧試驗結果的主要因素之一。pH值越低，溶液中氫離子濃度越高，酸性越強腐蝕性也越強。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等電鍍件的鹽霧試驗表明，鹽溶液的pH值為3.0的醋酸鹽霧試驗（ASS）的腐蝕性比pH值為6.5～7.2的中性鹽霧試驗（NSS）嚴酷1.5～2.0倍。
由於受到環境因素的影響，鹽溶液的pH值會發生變化。為此國內外的鹽霧試驗標準對鹽溶液的pH值範圍都作了規定，並提出穩定試驗過程中鹽溶液 pH值的辦法，以提高鹽霧試驗結果的重現性。
影響鹽溶液pH值變化的原因和結果
1）引起鹽霧試驗過程中鹽溶液pH值變化的根源主要來自空氣中的可溶性物質，這些物質的性質可能不同，有些溶於水裡後呈酸性，有些溶於水裡後呈鹼性；
2）鹽霧試驗過程中，空氣中的可溶性物質溶入鹽溶液或從鹽溶液里逸出的過程是一個可逆過程。溶入物質會使鹽溶液的 pH值降低，而逸出物質會使鹽溶液 pH值升高，降低率和升高率相等的同時溶入速度大於逸出速度，將使鹽溶液的pH值降低。反之，鹽溶液的pH值升高。溶入和逸出速度相等，則pH值不變。
3）影響鹽溶液pH值變化的因素很多。例如空氣中可溶性物質的性質和含量、壓力、空氣與鹽溶液的接觸面積和接觸時間等。
a.空氣中可溶性物質的性質和含量
空氣中含有CO2,SO2,NO2,H2S等，這些氣體溶於水則生成酸性物質，使水的pH值降低。空氣中也可能存在鹼性的塵埃顆粒，這些物質溶於水會使水的pH值升高。
b.大氣壓力
氣體在水中的溶解度與大氣壓力成正比。0℃時，1atm大氣壓力下100ml的水中能溶解0.355g CO2，而在2atm大氣壓力下100ml水能溶解0.670g CO2。當利用壓縮空氣噴霧時，由於大氣壓力增加，空氣中CO2 等酸性物質的溶解量增加，鹽溶液的pH值降低。這個過程與噴霧後受溫度下降而使CO2 從鹽溶液里逸出的過程恰恰相反。
c.空氣與鹽溶液的接觸面積和接觸時間
噴霧使鹽溶液變成直徑為1～5μm微細顆粒的鹽霧。接觸面積增加使得氣體溶入液體或氣體從液體中逸出的量都大大增加。當影響氣體溶入液體和氣體從液體中逸出的條件（例如壓力，溫度等）不變時，溶入和逸出速度最終將達到平衡狀態。在達到平衡狀態以前，隨著時間的增加，溶入（或逸出）的量也將增加。
①存放在密閉容器里的鹽溶液，其pH值不隨存放時間的增加而變化。原因在於沒有與空氣接觸。
②存放在無蓋培養皿里的鹽溶液，隨著氣液接觸時間的增加，其pH值明顯下降。顯然是由於與空氣有較大的接觸面積。
③在含有鹼性物質的環境中，無蓋容器里的鹽溶液的 pH值隨著存放時間的增加而升高。
噴霧方式
鹽霧顆粒越細，所形成的表面積越大，被吸附的氧量越多，腐蝕性也越強。自然界中90%以上鹽霧顆粒的直徑為1微米以下，研究成果表明：直徑1微米的鹽霧顆粒表面所吸附的氧量與顆粒內部溶解的氧量是相對平衡的。鹽霧顆粒再小，所吸附的氧量也不再增加。
傳統的噴霧方法包括氣壓噴射法和噴塔法，最明顯的缺點是鹽霧沉降量均勻性較差，鹽霧顆粒直徑較大。超聲霧化法借用超聲霧化原理將鹽溶液直接霧化成鹽霧並通過擴散進入試驗區，解決了鹽霧沉降量均勻性差的問題，而且鹽霧顆粒直徑更小。不同的噴霧方法對鹽溶液的pH值也會產生影響。
不使用壓縮空氣的超聲霧化法對鹽溶液 pH值的影響不大，而利用壓縮空氣噴霧的氣壓噴射法和噴塔法，鹽溶液的pH值變化明顯。
1）超聲霧化工作原理
超聲霧化工作原理是利用超音波發生器與換能器產生自激振盪，向水中輻射強烈的超音波，超音波通過水和半透膜傳遞作用於霧化杯內的待霧化鹽溶液，使存在於鹽溶液中的微氣泡在聲場作用下起振，當聲壓達到一定值時，微氣泡迅速膨脹然後突然閉合，在微氣泡閉合時產生衝擊波。這種膨脹、閉合、振盪等一系列動力學過程稱為聲空化。在聲空化作用下液體在氣相中分散並在液體表面形成細霧飛逸，細霧在流動氣體的帶動下，源源不斷從霧化杯里流出實現超聲霧化。整個過程中只有物理反應，而未發生化學反應。
2）超聲霧化法中鹽霧沉降量的控制
超聲霧化法很容易控制鹽霧沉降率，影響鹽霧沉降率的因素有：溫度、壓力、鹽溶液濃度、鹽霧顆粒直徑、霧化速度等。
當其他條件一定時，可以通過調節鹽霧顆粒直徑來調整鹽霧沉降率。超音波頻率越高，所產生的鹽霧越細，鹽霧沉降率就越低。可以通過調節超音波頻率來達到控制鹽霧沉降率的目的。
霧化速度和超音波的功率密切相關，通過調節超音波發生器的功率來調整鹽霧沉降率。從而使單位時間內的沉降速率得到控制。還可以通過調節進入霧化杯進氣口的風量來調節鹽霧的產出量。當進氣量大時，存在於液體中的微氣泡將增多，並易於形成更多的細霧，同時因壓差增大使鹽霧的流速加快，進入試驗區的霧量增多。
為了證明超聲霧化的可行性和優越性，將進行下列兩個試驗：
①超聲霧化可行性試驗
本試驗的目的是:(1)超聲霧化的鹽霧是否發生沉降。⑵ 鹽霧沉降率能否控制。⑶鹽溶液經霧化後是否發生對試樣不利的理化變化。
超音波發生器使霧化杯里的鹽液霧化，通過塑膠軟管擴散進入試驗區，隨著擴散濃度的增加，鹽霧開始發生沉降。試驗區鹽霧濃度越高，沉降就越快。最終沉降率達到平衡並趨於穩定。超聲霧化試驗過程中鹽溶液濃度、pH值、試驗區各點溫度等指標均符合鹽霧標準要求。
②鹽霧沉降均勻性試驗
本試驗的目的是：證明超聲霧化法中鹽霧沉降均勻性相對於氣壓噴射法有明顯的改善。與氣壓噴射法相比，超聲霧化法所產生的鹽霧顆粒細小均勻，其直徑可控制在幾微米到20μm之間，一致性好。而氣壓噴射法產生的鹽霧顆粒有粗有細，其直徑可達幾百微米,在試驗區內造成鹽霧分布不均勻，並減小了有效的試驗區域。
試驗方法
1）金屬基材的表面電鍍及化學鍍處理零件，以《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》GB/T10125－97進行
人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗方法：
a. 試驗溶液
將化學純的氯化鈉溶於蒸餾水或去離子水中，其濃度為50±5g/L。用酸度計測量溶液的PH值，也可以用經酸度計校對過的精密PH試紙作為日常檢測。溶液的PH值，可用化學純的鹽酸或氫氧化鈉調整。使試驗箱內鹽霧收集液的PH值為6.5－7.2。為避免噴嘴堵塞，溶液使用之前必須過濾。
b. 試樣
試樣的類型、數量、形狀和尺寸，應根據被試覆蓋層或產品標準的要求而定。若無標準，可同有關方面協商決定。試驗前試樣必須充分清洗，清洗方法視試樣表面狀況和污物性質而定。不能使用會浸蝕試樣表面的磨料和溶劑。試樣洗淨後，必須避免沾污。如果試樣是從工件上切割下來的，不能損壞切割區附近的覆蓋層。除有規定外，必須用適當的覆蓋層，如：油漆、石碏或粘結膠帶等，對切割區進行保護。
c. 試樣放置
試樣放在試驗箱內，被試面朝上，讓鹽霧自由沉降在被試面上，被試面不能受到鹽霧的直接噴射，試樣放置的角度是重要的。平板試樣的被試面與垂直方向成15°－30°，並儘可能成20°。表面不規則的試樣（如整個工件），也應儘可能接近上述規定。試樣不能接觸箱體，也不能相互接觸。試樣之間的距離應不影響鹽霧自由降落在被試面上。試樣上的液滴不得落在其他試樣上。試樣支架用玻璃、塑膠等材料製造。懸掛試樣的材料，不能用金屬，須用人造纖維、棉纖維或其他絕緣材料。支架上的液滴不得落在試樣上。
d. 試驗條件
噴霧箱內溫度為35±2℃。鹽霧沉降的速度，經24h噴霧後，每個收集的溶液，就80cm而言應為1－2ml/h，含氯化鈉濃度為50±10g/L，PH值為6.5－7.2。通過試樣區的霧液，不得再使用
e. 試驗周期
試驗的時間，應按被試覆蓋層或產品標準的要求而定；若無標準，可經有關方面協商決定。推薦的試驗時間為：2，6，16，24，48，96，240，480，720h。在規定的試驗周期內，噴霧不得中斷。只有當需短暫觀察試樣時，才能打開鹽霧箱。如果試驗終點取決於開始出現腐蝕的時間，試樣需要經常檢查。因此這些試樣不能同已有預定試驗周期的試樣一起試驗。對預定周期的試驗，可按上述周期進行檢查。但在檢查過程中，不能破壞試面。開箱檢查試樣的時間，應儘可能短。
f. 試驗後試樣的清洗
試驗結束後，取出試樣。為減少腐蝕產物的脫落，試樣在清洗前，放在室內自然乾燥0.5－1h。然後用不高於40℃的清潔流動水輕輕清洗，除去試樣表面鹽霧溶液的殘留物，立即用吹風機吹乾。
g. 試驗結果的評價
對所測定的試驗結果與金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層經腐蝕試驗後的試件和試件評級GB/T6461－2002技術標準、雙方協定進行對照，在標準範圍內則判合格，反之則判不合格。
2）鋁及鋁合金陽極氧化零件，以氧化膜的銅加速醋酸鹽霧試驗（CASS）標準進行
鋁及鋁合金陽極氧化氧化膜的銅加速醋酸鹽霧試驗（CASS）方法：
a. 試驗溶液
將分析純的氯化鈉溶於蒸餾水或去離子水中，使其濃度為50±5g/L。在此氯化鈉溶液中加入分析純二氯化銅（CuCl2·2H2O），使其濃度為0.26±0.02g/L（0.205±0.015g/L CuCl2）。用分析純冰醋酸和氫氧化鈉將溶液的PH值調至3.0－3.1。PH值應在25℃時用PH計測量，或用精密PH試紙進行日常檢測。溶液在使用前必須過濾，以免堵塞噴嘴。
b. 試樣（同金屬覆蓋層 中性鹽霧試驗（NSS）標準中的b）
c. 試樣放置（同金屬覆蓋層 中性鹽霧試驗（NSS）標準中的c）
d. 試驗條件
噴霧箱內溫度為35±2℃。鹽霧沉降的速度，經24h噴霧後，每個收集的溶液，就80cm而言應為1－2ml/h，含氯化鈉濃度為50±10g/L，PH值為3.0－3.1。通過試樣區的霧液，不得再使用。為了比較不同試驗室或不同日期的試驗條件可用鎳板校準。
e. 試驗周期
試驗的時間，應按被試覆蓋層或產品標準的要求而定；若無標準，可經有關方面協商決定。推薦的試驗時間為：4、8、16、26、32、40、48、56、64、72h。在規定的試驗周期內，噴霧不得中斷。只有當需短暫觀察試樣時，才能打開鹽霧箱。
f. 試驗後試樣的清洗
試驗結束後，取出試樣。自然乾燥0.5－1h，然後用不高於40℃的清潔流動水輕輕清洗，除去試樣表面鹽霧溶液的殘留物，立即將試樣用不超過200kpa的壓縮空氣或吹風機吹乾。
g. 試驗結果的評價（同金屬覆蓋層 中性鹽霧試驗（NSS）標準）
3）試驗結果與判斷準則
對所測定的試驗結果與相關產品的技術標準、雙方協定進行對照，在標準範圍內則判合格，反之則判不合格。若無特別指定，常規記載僅需考慮如下幾方面：
a.試驗後的外觀；
b.去除腐蝕產物後的外觀；
c.腐蝕缺陷如點蝕、裂紋、氣泡等的分布和數量；
上述試驗結果的評定依GB/T6461-2002《金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層經腐蝕試驗後的試樣和試件的評級》所規定的方法進行評定。
5）試樣保存
對做完試驗的樣應放在試樣袋內，並在試樣袋上寫明試樣情況、試驗日期等，一般保存六個月以上
試驗作用
鹽霧試驗是考核產品或材料抗鹽霧腐蝕能力的重要手段，試驗結果的科學性、合理性至關重要。影響鹽霧試驗結果穩定性和一致性的因素很多，要提高鹽霧試驗結果的有效性，試驗技術是關鍵。因此試驗人員不僅需要具備紮實的專業知識和專業技能，還需要豐富的實踐經驗和對產品的全面了解，從化學和環境工程、材料、結構和工藝等多學科領域去認識鹽霧試驗，科學合理地表述試驗結果，更好地為產品選材、結構設計、工藝選擇、產品運輸存貯及使用提供有效的信息，提高產品或材料的抗鹽霧腐蝕能力。
