盐雾试验箱作为人工加速腐蚀的核心装备,其试验方法已从早期单一的中性盐雾(NSS)扩展为多维耦合应力体系。不同方法通过调整电解质种类、pH 值、温度及湿热交变周期,可在数小时至数百小时内复现材料在海洋、工业大气或冷凝水环境下的数年腐蚀行为。依据 ISO 9227、ASTM B117、GB/T 10125 等标准,对当前主流四种试验方法——中性盐雾(NSS)、醋酸盐雾(AASS)、铜加速醋酸盐雾(CASS)及交变盐雾(SWAAT、PROHESION 等)进行系统梳理,为实验室选型、工艺制定及数据比对提供技术参照。
二、中性盐雾试验(Neutral Salt Spray, NSS)
2.1 原理与溶液
使用 5 %(质量分数)氯化钠溶液,pH 6.5~7.2,喷雾后沉降率 1~2 mL/80 cm²·h,箱温 35 °C。腐蚀机理以氯离子去钝化为主,阳极反应形成点蚀坑,阴极反应生成 OH⁻,导致金属阳离子水解、体积膨胀。
2.2 试样放置
片状试样与垂直方向成 15°~30°,确保雾滴自由流动;异形件采用惰性支架悬挂,避免电偶效应。
2.3 喷雾模式
① 连续式:24 h 不间断喷雾,适用于质量基准比对;
② 间歇式:喷雾 8 h + 停 16 h,模拟海洋昼夜温差导致的干湿循环,观察表面盐结晶-潮解过程。
2.4 结果评定
以首次出现红锈时间(FTR)或 96 h 腐蚀失重速率(g·m⁻²)为量化指标;电子行业常以 48 h 无白锈、500 h 无红锈作为镀锌钝化 PASS 门槛。
三、醋酸盐雾试验(Acetic Acid Salt Spray, AASS)
3.1 溶液改性
在 5 % NaCl 中添加冰醋酸,调节 pH 至 3.1~3.3,形成酸性盐雾。H⁺ 与 Cl⁻ 协同加速阴极去极化,腐蚀速率约为 NSS 的 3 倍。
3.2 温度与沉降
维持 35 °C,沉降率同 NSS,但雾滴 pH 降低后,铝、镁合金表面氧化膜溶解电流密度提高一个数量级。
3.3 典型应用
汽车轮毂阳极氧化膜、建筑用 6 系铝合金型材,常以 AASS 24 h 等效 NSS 72 h,缩短工艺验证周期。
3.4 质量控制
每日需用酸度计校核收集液 pH,若 >3.5 则补加冰醋酸; pH <3.0 会过腐蚀,导致评级失准。
四、铜加速醋酸盐雾试验(Copper Accelerated Acetic Acid Salt Spray, CASS)
4.1 铜盐引入
在 AASS 溶液中加入 0.26 g·L⁻¹ CuCl₂·2H₂O,Cu²⁺ 在金属表面还原为 Cu,形成局部原电池,电位差可达 0.55 V,腐蚀速率提升至 NSS 的 8 倍。
4.2 温度提升
箱温设定 50 °C,高温促进 CuCl₂ 水解,生成 Cu(OH)Cl 沉积,加速阴极氧还原动力学。
4.3 适用领域
装饰性镍-铬镀层、铜合金端子、PCB 化学镍金层,采用 CASS 16 h 无镍层发暗、无鼓泡作为合格判据。
4.4 设备要求
喷嘴、加热器及水槽须为钛合金或 PTFE 衬里,防止 Cu²⁺ 污染导致背景腐蚀;溶液每周更换,Cu²⁺ 浓度 <0.20 g·L⁻¹ 即失效。
五、交变盐雾试验(Cyclic Salt Spray, SWAAT 或 PROHESION)
5.1 综合应力
将盐雾、湿热、干燥及常温贮存按既定周期交变,模拟滨海昼夜温差、晴雨交替及冷凝水渗透。典型循环:
① 盐雾 35 °C、4 h;
② 湿热 40 °C/95 %RH、2 h;
③ 干燥 60 °C、<30 %RH、2 h;
④ 常温静置 1 h,合计 9 h 为一个循环。
5.2 腐蚀机制
湿态阶段 Cl⁻ 渗入涂层微孔,干态阶段水分挥发留下高浓度盐核,下一盐雾周期形成“盐池”,导致涂层下横向腐蚀(filiform corrosion)。
5.3 试验优势
不仅评价表面锈斑,还可评估涂层与基体界面附着力损失、密封胶开裂及电子元器件内部迁移腐蚀。
5.4 标准对照
ASTM G85 A3(SWAAT)用于铝翅片、汽车热交换器;IEC 60068-2-52 严酷等级 2 推荐 7 天交变 + 7 天恢复,适用于通信户外机箱。
六、方法选择建议
贵金属镀层 → CASS(快速 16 h);
阳极氧化建筑型材 → AASS(24 h);
一般钢铁件镀锌钝化 → NSS(96 h);
涂层体系或完整部件 → 交变盐雾(10 循环起)。
若需对标海洋 20 年腐蚀深度,可结合 ISO 9223 环境分级与试验方法加速因子(AF)进行换算,避免过度加速导致失效机理失真。
四种盐雾试验方法各有其腐蚀动力学边界与适用范围。实验室应依据材料类别、服役环境及标准条款,合理选择单一或组合方案,并通过沉降率、pH、铜离子浓度、温湿度交变节点等关键参数进行严格过程控制,方可实现“可重复、可复现、可比对”的加速腐蚀目标。
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