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充電器鹽霧腐蝕背景及機理

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充電器鹽霧腐蝕背景及機理

●什么樣的歐規(guī)電源適配器樣品適合做鹽霧測試？
●1h 鹽霧等于自然腐蝕的多長時間？
●鹽霧結(jié)果的評價方法林林總總，該如何來選??？
●鹽霧測試過程中的影響因素又有哪些？
鹽霧腐蝕背景及機理
鹽霧腐蝕是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕，大氣中含有氧氣、濕度、溫度變化和污染物等均構(gòu)成了相關的腐蝕成分和因素。
鹽霧對金屬材料的腐蝕，主要是導電的鹽溶液滲入金屬內(nèi)部發(fā)生電化學反應，形成“低電位金屬－電解質(zhì)溶液－高電位雜質(zhì)”微電池系統(tǒng)，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。
陽極：金屬失去電子而變成金屬陽離子，并以水化離子的形式進入溶液，同時把相當?shù)碾娮恿粼诮饘僦小?br /> Me+nH2O Me2+· nH2O+2e-
陰極：留在陰極金屬中的剩余電子，被氧去極化，還原并吸收電子，成為氫氧根離子。
O2+nH2O+4e-4OH-
電解液：氯化鈉離解而生成鈉離子和氯離子，部分氯離子、金屬離子和氫氧根離子反應成金屬腐蝕物。
2Me2++2Cl-+2OH- MeCl2·Me(OH)2
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(nèi)部，破壞金屬的鈍態(tài)。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于鹽溶液里（實質(zhì)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，由于鹽霧試驗過程中持續(xù)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(tài)。腐蝕產(chǎn)物的形成，使?jié)B入金屬缺陷里的鹽溶液的體積膨脹，因此增加了金屬的內(nèi)部應力，引起應力腐蝕，導致保護層鼓起。


鹽霧腐蝕的危害

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，由于腐蝕而造成電源線路中斷，特別是在有振動的環(huán)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；絕緣體吸收鹽溶液后，它的體積電阻將降低四個數(shù)量級；
機械部件或運動部件的活動部位由于腐蝕物的產(chǎn)生，而增加摩擦力以至造成運動部件被卡死；


歐規(guī)電源適配器鹽霧測試分類

鹽霧測試分為二大類，一類為天然環(huán)境暴露試驗，另一類為人工加速模擬鹽霧環(huán)境試驗。與天然環(huán)境相比，人工鹽霧環(huán)境中的氯化物濃度，可以是一般天然環(huán)境鹽霧含量的幾倍或幾十倍，腐蝕速度大大提高，對充電器進行鹽霧試驗，得出結(jié)果的時間也大大縮短。如在天然暴露環(huán)境下對某充電器樣品進行試驗，待其腐蝕可能要 1 年，而在人工模擬鹽霧環(huán)境條件下試驗，只要 24 小時，即可得到相似的結(jié)果。
人工模擬鹽霧試驗包括中性鹽霧試驗、醋酸鹽霧試驗、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗、交變鹽霧試驗。
01:中性鹽霧試驗
是出現(xiàn)最早目前應用領域最廣的一種加速腐蝕試驗方法。一般情況下，它采用5%的氯化鈉鹽水溶液，溶液 PH 值調(diào)在中性范圍（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。
02:醋酸鹽霧試驗
是在中性鹽霧試驗的基礎上發(fā)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，最后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。
03:銅鹽加速醋酸鹽霧試驗
是國外新近發(fā)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(fā)腐蝕。它的腐蝕速度大約是 NSS 試驗的 8 倍。
04: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恒定濕熱試驗。它主要用于空腔型的整機充電器，通過潮態(tài)環(huán)境的滲透，使鹽霧腐蝕不但在充電器表面產(chǎn)生，也在充電器內(nèi)部產(chǎn)生。它是將充電器在鹽霧和濕熱兩種環(huán)境條件下交替轉(zhuǎn)換，最后考核整機充電器的電性能和機械性能有無變化。
GB/T 10125 中 4 種鹽霧測試方法的對比


影響鹽霧測試的因素

影響鹽霧試驗結(jié)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。

01:試驗溫濕度
溫度和相對濕度影響鹽霧的腐蝕作用。金屬腐蝕的臨界相對濕度大約為 70%。當相對濕度達到或超過這個臨界濕度時，鹽將潮解而形成導電性能良好的電解液。當相對濕度降低，鹽溶液濃度將增加直至析出結(jié)晶鹽，腐蝕速度相應降低。
試驗溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。國際電工委員會 IEC60355：1971《AN APPRAISALOFTHE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTINGFORATMOSPHERICCORROSION》標準指出：“溫度每升高 10℃，腐蝕速度提高 2～3 倍，電解質(zhì)的導電率增加10～20%”。這是因為溫度升高，分子運動加劇，化學反應速度加快的結(jié)果。對于中性鹽霧試驗，大多數(shù)學者認為試驗溫度選在 35℃較為恰當。如果試驗溫度過高，鹽霧腐蝕機理與實際情況差別較大。

02: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；
當濃度大于 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(xiàn)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。在低濃度范圍內(nèi)，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(xù)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。但對于鋅、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。

03:樣品的放置角度
樣品的放置角度對鹽霧試驗的結(jié)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(jié)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 250g，鋼板平面與垂直線平行時，腐蝕失重量為每平方米 140g。
GB/T2423.17-93 標準規(guī)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?！?br />
05:鹽溶液的 pH 值
鹽溶液的 pH值是影響鹽霧試驗結(jié)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。由于受到環(huán)境因素的影響，鹽溶液的 pH值會發(fā)生變化。

06:鹽霧沉降量和噴霧方式
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(nèi)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(tǒng)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并通過擴散進入試驗區(qū)，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(chǎn)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。

鹽霧試驗結(jié)果的表述
鹽霧試驗的目的是為了考核充電器或金屬材料的耐鹽霧腐蝕質(zhì)量，而鹽霧試驗結(jié)果判定正是對充電器質(zhì)量的宣判，它的判定結(jié)果是否正確合理，是正確衡量充電器或金屬抗鹽霧腐蝕質(zhì)量的關鍵。鹽霧試驗結(jié)果的表述有很多種方法，下面簡單介紹幾種常用的表述方法。

01:按照腐蝕物的外觀特征進行表述
這種方法是根據(jù)鹽霧試驗后腐蝕物的外觀特征來進行表述，常見電鍍件鹽霧試驗后腐蝕特征。
02:按照腐蝕面積的百分比進行表述
這種方法適應于平板狀樣品。如果試驗時間較短或樣品外形復雜，腐蝕面積較難測定。
ISO 10289 (GB/T 6461)金屬基體上金屬和無機覆蓋層腐蝕評價
保護評級（RP）與外觀評級（RA）
式中：A：腐蝕覆蓋面積占總面積的百分數(shù)；R：保護等級，分為 0～10 級。
覆蓋層分類及主觀評價

03:按重量增減表述

這種方法是根據(jù)腐蝕物會造成樣品重量發(fā)生變化，稱量樣品在試驗前后重量變化，分為失重法和增重法。失重法就是使用能夠溶解腐蝕物，同時對樣品自身又不起化學反應的化學溶劑，把試驗后樣品上的腐蝕物溶解掉，讓試驗后樣品的重量比試驗前輕的一種表述方法。失重法的表示方法為：試驗后單位試樣面積失去重量的數(shù)值。增重法直接測量試驗后單位試樣面積增加重量的數(shù)值。

鹽霧測試相關標準
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(guī)定，另外還對鹽霧試驗箱性能提出技術要求。同種充電器采用哪種鹽霧試驗標準要根據(jù)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。
1:鹽霧測試標準總結(jié)：
ISO 7253-1996(涂料) BS 3900-F12-1997(涂料)
BS 7479:1991 IEC 60068-2-11:1981
GB/T 10125-1997(涂料) GB 2423.17-2008
DIN 50021-1988
2:酸性鹽霧測試標準：
ASTM B368-09 ISO 9227-2006
DIN 50021-1988 BS 7479:1991
3:銅離子加速鹽霧測試標準
ASTM B368-09 ISO 9227-2006
DIN 50021-1988 BS 7479:1991
4:循環(huán)鹽霧測試標準
ASTM D6899-2003 ASTM G85-02e1 Annex A5
ISO 11997-1:2005 ISO 11997-2:2000 SAE J2334:2002
WSK-M2G299 GM4298P GM4476PGM9540P

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| 發(fā)布時間：2018.11.17    來源：電源適配器廠家
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