鹽霧試驗對燈飾產品表面防腐分析

一、概論

燈飾產品有一些材料的耐腐蝕性較差，尤其是室外燈具的工作環境比較差，燈具的裝飾性使得其表面要求極其重要。需要采用一定防腐保護措施才能滿足顧客對產品質量的需要。因此對燈具產品及其材料的耐大氣和環境氣候的抗腐蝕性試驗或模擬試驗成了是本行業關心的問題。我在這方面作了一些工作和研究，在此將鹽霧試驗的方法或標準對燈裝飾產品表面防腐蝕能力的判斷分析作個總結，以供設計選材和表面防護處理作參考。

二、腐蝕機理

燈飾產品的工作環境為大氣和室內環境，條件惡劣的在海洋氣候或海底。大氣腐蝕分干大氣腐蝕；潮大氣腐蝕；濕大氣腐蝕三類。

1，大氣腐蝕的特點

大氣腐蝕的特點是金屬表面處于薄層電解液下的腐蝕過程，其腐蝕機理符合電化學腐蝕規律：

當金屬表面形成連續的電解液薄層時，大氣腐蝕的陰極過程為：O₂+2H₂O+4e→4OH^-

陽極過程為：Me- ne→Meⁿ⁺ ；當Fe、Zn全部浸入還原性酸液：陰極為氫去極化；在城市污染大氣形成的酸性水膜下：陰極為氧去極化腐蝕.

在薄層液膜下：氧易達到金屬表面生成氧化膜，陽極鈍態，陽極極化；液膜增厚(濕大氣)氧達到金屬表面要有個擴散過程，因此腐蝕受控減緩。

銹蝕機理：

大氣腐蝕之銹層處于潮濕條件下，銹層起強氧化劑作用，銹層內陽極發生在金屬的Fe₃O₄界面上：Fe-2e→ Fe²⁺；陰極發生在Fe₃O₄和FeOOH界面上：6FeOOH+2e→ 2Fe₃O₄+2H₂O+2OH-，銹層參與了陰極過程。

在工業大氣下，SO₂、NO₂、H₂S和NH₃等都增加大氣腐蝕作用。當濕度大于70%時，水膜形成，發生電化學腐蝕，腐蝕速度急劇增加；當濕度過小于70%濕度時，二氧化硫的電化學腐蝕速度很小。尤其是鐵、鋅、鎘、鎳不耐硫酸的金屬，在大氣中極容易腐蝕。一般認為SO₂的腐蝕機理是硫酸鹽穴自催化過程。一旦銹層生成硫酸鹽，銹層便無保護能力。所以碳鋼在室外大氣條件下必須進行保護，方法有防銹漆、鍍Zn、AI等或加入耐大氣腐蝕之合金元素，如Cu、P等使銹層具有很好的保護作用。

2，海水腐蝕特點

海水大約3.5%NaCI溶液，(NaCI,MgCI₂,CaSO₄,K₂SO₄,CaCO₃,MgBr₂)平均電導率為4×10^-2S.CM^-1，遠大于河水和雨水。鹽濃度和溫度提高時，氧在海水中的溶解度下降，海水是典型的電解質溶液，即電化學腐蝕特征，除了活潑的Mg及其合金外海水腐蝕過程都是氧去極化過程，腐蝕速度由氧擴散過程控制。多數金屬鐵、鋼、鋅等，由于CI^-濃度高，陽極過程的阻滯作用很小，不易再減小，只有通過增加合金元素鉬來抑制CI^-對鈍化膜之破壞作用，來提高其抗腐蝕性。

由于海水電導率大，電阻性阻滯很小，海水腐蝕的宏觀和微觀電池活性都較大，因此海水中異種金屬接觸引起的電偶腐蝕有相當大的破壞作用。如艦船和青銅螺旋漿可引起數十米遠處鋼船殼體的腐蝕。

三、 耐腐蝕性試驗和抗腐蝕性能的判定

1，耐候性試驗方法

中性鹽霧試驗：5%NaCI溶液，PH=6.5-7.2

乙酸鹽霧試驗：5%NaCI溶液，加入適量冰已酸，PH=3.1-3.3

銅加速乙酸鹽霧試驗：5%NaCI溶液,加入2g/L±0.2g/L的CuCI₂.2H₂O，PH=3.1-3.3

2，金屬材料及防護層耐候性模擬試驗標準

A)試驗設備要求：試驗箱材料不腐蝕且不影響試驗結果；鹽霧不能直接噴到樣品表面；工作空間任何地方的冷凝水不能滴落到樣品上；試驗箱溫度波動為±0.5℃，其均勻度為±2℃。

B)試驗條件的選取：

試驗溶液酸度：PH=7±0.2

試驗用溶液成分根據需要可以有四種選擇：

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)試驗試驗溫度：35±2℃

D)鹽霧沉降量：1.0-2.0ml/80cm².h

E)試驗周期可以根據需要選擇：

①、24小時連續噴霧，觀察開始出現腐蝕的時間。

②、連續噴8小時，停16小時，24小時為一個周期，根據不同產品的作用規定試驗周期數。

③、間斷噴8小時(噴泉5分鐘停45分鐘)，停16小時，24小時一個周期，根據不同產品的作用規定試驗周期數。

3，耐腐蝕試驗評定方法

腐蝕試驗結果通常的評定方法是：外觀及去除表面腐蝕產物后的外觀；點腐蝕、裂紋、氣泡的分布和數量根據基體材料性質和鍍層來評定，底材為陰極如鋼和鋁合金壓鑄件表面鍍Ni-Cr或Cu-Ni-Cr 按照GB6461進行評級；底材為陽極如鋼鍍鋅和銅鍍錫等到按照GB12335評級；開始腐蝕時間是zui常用的耐腐蝕能力判斷方法；還可以用重量變化、顯微鏡觀察和力學性能變化來判定耐腐蝕試驗結果。漆膜耐鹽霧測定按GB1740評級。

各國各行業不同產品的鹽霧試驗及其結果的評定標準各不相同，我國有關鍍層鹽霧試驗的規定按照附表，其結果判定分良好、合格和不合格三種：

良好：色澤無變化或輕微變暗；鍍層和基體均無腐蝕。

合格：色澤暗淡，鍍層出現連續的均勻或不均勻氧化膜；鍍層腐蝕面積小于或等于3%。

不合格：鍍層腐蝕面積大于3%，基體出現銹點。

4，漆膜耐鹽霧測定法

按GB1765制作漆板；

試驗溶液：3.5%NaCI溶液，PH=6.1-7.5

試驗箱工作溫度：40±2℃；

噴霧周期：每隔45分鐘噴霧15分鐘

5，試驗結果

下面是采用于5%NaCI溶液，PH=6.5-7.2，工作溫度35℃，24小時連續噴霧的試驗數據：

此試驗結果由于數據量及試驗樣板的不同一性，只可以定性對比分析不同金屬材料的不同鍍層耐腐蝕性能：鐵質材料熱鍍鋅的抗腐蝕性比鍍銅好，鍍鎳較次；銅質材料鍍鉻效果比鎳好，化學處理效果較差；鋁噴粉表面后的耐腐蝕性很好，其抗腐蝕性限于其涂層與基體金屬之間的結合強度，不宜與鐵銅的電鍍層作對比；鋁陽極化處理后抗腐蝕性能較好。

五、結論

1，鹽霧試驗標準的選取視材料或產品的工作環境及其材料的腐蝕機理

2，評級方法根據底材性質選擇不同的判定標準

3，燈具產品常用材料耐腐蝕性及提高其抗腐蝕性對策

鐵：形成鐵離子的標準平衡電位是-0.036V，在不穩定大氣、天然水和士壤等自然環境下耐腐蝕性較差。如鐵與鋁、鈦、鋅、鎳比，自然條件下它不耐腐蝕。加入鉻、鎳、鉬、硅對其耐腐蝕性有利。

鑄鐵：普通鑄鐵不耐腐蝕，加入硅、鎳、鉬、鉻、鋁、銅等形成各類耐腐蝕鑄鐵，如高硅鑄鐵耐磷酸腐蝕好但不耐堿腐蝕；高鎳鑄鐵對海洋大氣、海水和中性鹽類水溶液具有很好的耐腐蝕性；低鎳鑄鐵耐堿腐蝕好；高鉻鑄鐵耐中性或弱酸性鹽水腐蝕好，而低鉻鑄鐵適合600℃耐熱鑄件，耐海水和低濃度酸抗腐蝕性好。

低合金鋼：含銅鋼是優良的耐大氣腐蝕鋼。在低合金鋼中加入1%和0.5%左右銅時耐腐蝕性增加30%；加入0.4-0.5%鉬，鋼在大氣中耐腐蝕速度下降1/2。鋼耐濃硫酸腐蝕好。

鋁：表面氧化膜作用，在非污染性大氣下耐腐蝕性好。

銅、鎳及其合金：在還原性及非氧化性介質中耐腐蝕。

含鉻合金在氧化性溶液中耐腐蝕性好。

不銹鋼：耐大氣、海洋大氣腐蝕，也耐士壤腐蝕。

塑料：未能對塑料產品進行耐蝕性試驗，但據資料記載：聚氯已烯耐熱耐光性差，使用溫度小于50℃，一般作電線絕緣層；聚已烯耐酸堿鹽腐蝕性比聚氯已烯好，常用作薄膜和電纜包覆層；聚丙烯強度高且重量輕，耐腐蝕性差，-10℃變脆；氟塑料耐高溫和強腐蝕，但價格高，適用宇航和飛機方面。

附表：國家有關鍍層鹽霧試驗的規定和判定方法