為什么相對濕度在實(shí)驗(yàn)室鹽霧腐蝕測試中很重要？

1. 什么是腐蝕？

當(dāng)金屬與水和電解質(zhì)(如鹽)接觸時(shí)，就會(huì)發(fā)生腐蝕。在這種環(huán)境下，電子離開金屬表面，形成離子。帶正電荷的金屬離子與帶負(fù)電荷的氧離子結(jié)合產(chǎn)生金屬氧化物，這就是腐蝕反應(yīng)的產(chǎn)物。除了金、銀和鉑等貴金屬，所有金屬在于環(huán)境中都以氧化物的形式存在的。腐蝕實(shí)際上是大自然將精煉金屬還原到自然狀態(tài)的一種方式。

雖然腐蝕測試的概念很簡單，但在實(shí)驗(yàn)室模擬室外腐蝕的實(shí)踐是非常困難的。由于復(fù)雜的多步驟反應(yīng)，可以形成多種氧化物，這些反應(yīng)取決于特定的環(huán)境條件。常用的鹽霧試驗(yàn)(ASTM B117，ISO 9227)可以腐蝕金屬，但是其機(jī)理與真實(shí)環(huán)境中腐蝕的復(fù)雜性不相符。這導(dǎo)致與真實(shí)世界腐蝕結(jié)果的相關(guān)性較差。溫度和濕度的環(huán)境循環(huán)是室外腐蝕機(jī)制如此復(fù)雜的主要原因。

在實(shí)驗(yàn)室中如實(shí)再現(xiàn)這些因素是創(chuàng)造真實(shí)腐蝕的關(guān)鍵，也是控制它們是可重復(fù)測試協(xié)議的關(guān)鍵。

2. 潮解

潮解是物質(zhì)從大氣中吸收水分直至溶解并形成溶液的過程。

室外環(huán)境中的金屬會(huì)以幾種方式變濕。在風(fēng)化過程中，我們經(jīng)常談?wù)撀端?span>(凝結(jié))和雨水，因?yàn)樗鼈兣c濕度有關(guān)。在腐蝕過程中，還有一個(gè)與水分有關(guān)的術(shù)語，叫做“潮解”。在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)戶外腐蝕的精確模擬，復(fù)制和控制潮解是一個(gè)重要因素。

當(dāng)環(huán)境超過相對濕度閾值時(shí)，每種可溶性鹽都會(huì)潮解，具體取決于化合物。這個(gè)閾值被稱為潮解相對濕度(DRH)。保持遠(yuǎn)高于該DRH值確保腐蝕過程將繼續(xù)；同樣，低于這個(gè)值意味著腐蝕過程應(yīng)該減緩或停止。下表給出了幾種鹽在25℃時(shí)的DRH值。隨著溫度的升高，DRH值降低。

25℃時(shí)幾種鹽的潮解相對濕度

在列出的鹽類中，氯化鈉、硫酸銨和氯化鈣用于實(shí)驗(yàn)室腐蝕試驗(yàn)方法。許多汽車方法在設(shè)計(jì)條件時(shí)考慮了試驗(yàn)溶液中使用的鹽的DRH。

1. 控制相對濕度變化

既然我們已經(jīng)將濕度(更具體地說，潮解)與腐蝕速率聯(lián)系起來，我們可以開始了解為什么控制溫度和相對濕度轉(zhuǎn)換/斜坡時(shí)間如此重要。

假設(shè)我們正在運(yùn)行Prohesion循環(huán)(ASTM G85附錄5)，在Prohesion中，有兩個(gè)步驟，總測試周期為兩個(gè)小時(shí)。這個(gè)循環(huán)沒有規(guī)定兩種條件之間的過渡時(shí)間，因此只要面板在第二步中最終干燥，就可以正式達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求:

1）1小時(shí)鹽霧功能；

2）1小時(shí)干燥功能。

假設(shè)你有兩個(gè)Q-Lab的腐蝕試驗(yàn)箱可以運(yùn)行這個(gè)循環(huán)，第一個(gè)腐蝕試驗(yàn)箱具有非常強(qiáng)大的吹掃循環(huán)，并在5分鐘內(nèi)將步驟2中的箱內(nèi)環(huán)境燥至DRH以下。在該步驟的剩余55分鐘內(nèi)，面板上幾乎沒有腐蝕。然后，假設(shè)第二腐蝕試驗(yàn)箱具有非常弱的吹掃循環(huán)，并且需要45分鐘箱內(nèi)環(huán)境干燥到DRH以下。這意味著面板真正干燥的時(shí)間只有15分鐘。

這兩個(gè)腐蝕試驗(yàn)箱的循環(huán)測試將產(chǎn)生非常不同結(jié)果！在每兩個(gè)小時(shí)的循環(huán)中，想比較于第一個(gè)腐蝕試驗(yàn)箱，第二個(gè)腐蝕試驗(yàn)箱中的樣品將經(jīng)受額外40分鐘的腐蝕條件。這比第一個(gè)試驗(yàn)箱中的樣品暴露在腐蝕條件下的時(shí)間多60%!

現(xiàn)代測試循環(huán)中規(guī)定的溫度和濕度轉(zhuǎn)換通常受到控制，以確保無論使用哪種測試儀來運(yùn)行該循環(huán)，轉(zhuǎn)換期間高于DRH的時(shí)間是一致的。沒有它，重復(fù)性和再現(xiàn)性會(huì)大大下降。

2. 結(jié)論

濕度的精確控制對于實(shí)驗(yàn)室腐蝕測試至關(guān)重要。雖然需要控制冷凝和噴霧，但腐蝕測試中鹽的存在迫使我們意識到潮解引起的再潤濕的影響。為了控制潮解，我們必須嚴(yán)格控制腐蝕試驗(yàn)箱內(nèi)部的相對濕度。為了測試獲得較高的重復(fù)性和重現(xiàn)性，斜坡時(shí)間的控制也非常重要。