盐雾试验对灯饰产品表面防腐分析

一、概论

灯饰产品有一些材料的耐腐蚀性较差，尤其是室外灯具的工作环境比较差，灯具的装饰性使得其表面要求极其重要。需要采用一定防腐保护措施才能满足顾客对产品质量的需要。因此对灯具产品及其材料的耐大气和环境气候的抗腐蚀性试验或模拟试验成了是本行业关心的问题。我在这方面作了一些工作和研究，在此将盐雾试验的方法或标准对灯装饰产品表面防腐蚀能力的判断分析作个总结，以供设计选材和表面防护处理作参考。

二、腐蚀机理

灯饰产品的工作环境为大气和室内环境，条件恶劣的在海洋气候或海底。大气腐蚀分干大气腐蚀；潮大气腐蚀；湿大气腐蚀三类。

1，大气腐蚀的特点

大气腐蚀的特点是金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，其腐蚀机理符合电化学腐蚀规律：

当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程为：O₂+2H₂O+4e→4OH^-

阳极过程为：Me- ne→Meⁿ⁺ ；当Fe、Zn全部浸入还原性酸液：阴极为氢去极化；在城市污染大气形成的酸性水膜下：阴极为氧去极化腐蚀.

在薄层液膜下：氧易达到金属表面生成氧化膜，阳极钝态，阳极极化；液膜增厚(湿大气)氧达到金属表面要有个扩散过程，因此腐蚀受控减缓。

锈蚀机理：

大气腐蚀之锈层处于潮湿条件下，锈层起强氧化剂作用，锈层内阳极发生在金属的Fe₃O₄界面上：Fe-2e→ Fe²⁺；阴极发生在Fe₃O₄和FeOOH界面上：6FeOOH+2e→ 2Fe₃O₄+2H₂O+2OH-，锈层参与了阴极过程。

在工业大气下，SO₂、NO₂、H₂S和NH₃等都增加大气腐蚀作用。当湿度大于70%时，水膜形成，发生电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增加；当湿度过小于70%湿度时，二氧化硫的电化学腐蚀速度很小。尤其是铁、锌、镉、镍不耐硫酸的金属，在大气中极容易腐蚀。一般认为SO₂的腐蚀机理是硫酸盐穴自催化过程。一旦锈层生成硫酸盐，锈层便无保护能力。所以碳钢在室外大气条件下必须进行保护，方法有防锈漆、镀Zn、AI等或加入耐大气腐蚀之合金元素，如Cu、P等使锈层具有很好的保护作用。

2，海水腐蚀特点

海水大约3.5%NaCI溶液，(NaCI,MgCI₂,CaSO₄,K₂SO₄,CaCO₃,MgBr₂)平均电导率为4×10^-2S.CM^-1，远大于河水和雨水。盐浓度和温度提高时，氧在海水中的溶解度下降，海水是典型的电解质溶液，即电化学腐蚀特征，除了活泼的Mg及其合金外海水腐蚀过程都是氧去极化过程，腐蚀速度由氧扩散过程控制。多数金属铁、钢、锌等，由于CI^-浓度高，阳极过程的阻滞作用很小，不易再减小，只有通过增加合金元素钼来抑制CI^-对钝化膜之破坏作用，来提高其抗腐蚀性。

由于海水电导率大，电阻性阻滞很小，海水腐蚀的宏观和微观电池活性都较大，因此海水中异种金属接触引起的电偶腐蚀有相当大的破坏作用。如舰船和青铜螺旋浆可引起数十米远处钢船壳体的腐蚀。

三、 耐腐蚀性试验和抗腐蚀性能的判定

1，耐候性试验方法

中性盐雾试验：5%NaCI溶液，PH=6.5-7.2

乙酸盐雾试验：5%NaCI溶液，加入适量冰已酸，PH=3.1-3.3

铜加速乙酸盐雾试验：5%NaCI溶液,加入2g/L±0.2g/L的CuCI₂.2H₂O，PH=3.1-3.3

2，金属材料及防护层耐候性模拟试验标准

A)试验设备要求：试验箱材料不腐蚀且不影响试验结果；盐雾不能直接喷到样品表面；工作空间任何地方的冷凝水不能滴落到样品上；试验箱温度波动为±0.5℃，其均匀度为±2℃。

B)试验条件的选取：

试验溶液酸度：PH=7±0.2

试验用溶液成分根据需要可以有四种选择：

①、3%NaCI溶液；

②、5% NaCI溶液；

③、20%NaCI溶液；

④、人造海水；27g/L NaCI+6g/LMgCI₂+1g/LKCI+1g/LCaCI₂

C)试验试验温度：35±2℃

D)盐雾沉降量：1.0-2.0ml/80cm².h

E)试验周期可以根据需要选择：

①、24小时连续喷雾，观察开始出现腐蚀的时间。

②、连续喷8小时，停16小时，24小时为一个周期，根据不同产品的作用规定试验周期数。

③、间断喷8小时(喷泉5分钟停45分钟)，停16小时，24小时一个周期，根据不同产品的作用规定试验周期数。

3，耐腐蚀试验评定方法

腐蚀试验结果通常的评定方法是：外观及去除表面腐蚀产物后的外观；点腐蚀、裂纹、气泡的分布和数量根据基体材料性质和镀层来评定，底材为阴极如钢和铝合金压铸件表面镀Ni-Cr或Cu-Ni-Cr 按照GB6461进行评级；底材为阳极如钢镀锌和铜镀锡等到按照GB12335评级；开始腐蚀时间是zui常用的耐腐蚀能力判断方法；还可以用重量变化、显微镜观察和力学性能变化来判定耐腐蚀试验结果。漆膜耐盐雾测定按GB1740评级。

各国各行业不同产品的盐雾试验及其结果的评定标准各不相同，我国有关镀层盐雾试验的规定按照附表，其结果判定分良好、合格和不合格三种：

良好：色泽无变化或轻微变暗；镀层和基体均无腐蚀。

合格：色泽暗淡，镀层出现连续的均匀或不均匀氧化膜；镀层腐蚀面积小于或等于3%。

不合格：镀层腐蚀面积大于3%，基体出现锈点。

4，漆膜耐盐雾测定法

按GB1765制作漆板；

试验溶液：3.5%NaCI溶液，PH=6.1-7.5

试验箱工作温度：40±2℃；

喷雾周期：每隔45分钟喷雾15分钟

5，试验结果

下面是采用于5%NaCI溶液，PH=6.5-7.2，工作温度35℃，24小时连续喷雾的试验数据：

此试验结果由于数据量及试验样板的不同一性，只可以定性对比分析不同金属材料的不同镀层耐腐蚀性能：铁质材料热镀锌的抗腐蚀性比镀铜好，镀镍较次；铜质材料镀铬效果比镍好，化学处理效果较差；铝喷粉表面后的耐腐蚀性很好，其抗腐蚀性限于其涂层与基体金属之间的结合强度，不宜与铁铜的电镀层作对比；铝阳极化处理后抗腐蚀性能较好。

五、结论

1，盐雾试验标准的选取视材料或产品的工作环境及其材料的腐蚀机理

2，评级方法根据底材性质选择不同的判定标准

3，灯具产品常用材料耐腐蚀性及提高其抗腐蚀性对策

铁：形成铁离子的标准平衡电位是-0.036V，在不稳定大气、天然水和士壤等自然环境下耐腐蚀性较差。如铁与铝、钛、锌、镍比，自然条件下它不耐腐蚀。加入铬、镍、钼、硅对其耐腐蚀性有利。

铸铁：普通铸铁不耐腐蚀，加入硅、镍、钼、铬、铝、铜等形成各类耐腐蚀铸铁，如高硅铸铁耐磷酸腐蚀好但不耐碱腐蚀；高镍铸铁对海洋大气、海水和中性盐类水溶液具有很好的耐腐蚀性；低镍铸铁耐碱腐蚀好；高铬铸铁耐中性或弱酸性盐水腐蚀好，而低铬铸铁适合600℃耐热铸件，耐海水和低浓度酸抗腐蚀性好。

低合金钢：含铜钢是优良的耐大气腐蚀钢。在低合金钢中加入1%和0.5%左右铜时耐腐蚀性增加30%；加入0.4-0.5%钼，钢在大气中耐腐蚀速度下降1/2。钢耐浓硫酸腐蚀好。

铝：表面氧化膜作用，在非污染性大气下耐腐蚀性好。

铜、镍及其合金：在还原性及非氧化性介质中耐腐蚀。

含铬合金在氧化性溶液中耐腐蚀性好。

不锈钢：耐大气、海洋大气腐蚀，也耐士壤腐蚀。

塑料：未能对塑料产品进行耐蚀性试验，但据资料记载：聚氯已烯耐热耐光性差，使用温度小于50℃，一般作电线绝缘层；聚已烯耐酸碱盐腐蚀性比聚氯已烯好，常用作薄膜和电缆包覆层；聚丙烯强度高且重量轻，耐腐蚀性差，-10℃变脆；氟塑料耐高温和强腐蚀，但价格高，适用宇航和飞机方面。

附表：国家有关镀层盐雾试验的规定和判定方法