摘要：為得到符合標(biāo)準(zhǔn)要求的鹽霧收集液濃度，建立了蒸汽加熱式鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱配制液濃度與收集液濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系：配制了濃度為7.0%（70 g/L）的氯化鈉鹽溶液，得到的收集液濃度可滿足ISO 11997-1: 2017（50 g/L±5 g/L）的要求?？蔁崽幚韽?qiáng)化的鋁合金在循環(huán)鹽霧腐蝕試驗(yàn)結(jié)束后，觀察樣品表面的腐蝕情況，在樣品表面選擇2~3 處腐蝕較為嚴(yán)重的區(qū)域，將垂直主變形方向的橫向截面作為觀察面，制備金相試樣，測(cè)量最大腐蝕深度，觀察腐蝕類型。結(jié)合材料原始表面的宏觀腐蝕形貌和橫向截面的顯微腐蝕形貌，可綜合評(píng)價(jià)材料的抗循環(huán)鹽霧腐蝕能力。
關(guān)鍵詞：鋁合金 循環(huán)鹽霧腐蝕 鹽霧濃度 評(píng)價(jià)方法
1 前言
循環(huán)鹽霧腐蝕試驗(yàn)主要用于模擬材料在沿海環(huán)境或含有鹽分的工業(yè)環(huán)境中的腐蝕情況，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、電子、建筑等領(lǐng)域，用于評(píng)估材料和涂層的耐腐蝕性能[1]。蒸汽加熱式鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱通過加熱箱體中的水達(dá)到試驗(yàn)箱所需的溫度，然而，該方式存在2 個(gè)問題：水分蒸發(fā)影響鹽霧濃度，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果誤差；由于恒溫恒濕階段箱體溫度較高，水分蒸發(fā)過快從而使加熱管暴露在液面以上造成干燒，輕則設(shè)備斷電，重則引發(fā)火災(zāi)。閆松濤等[2]梳理了國(guó)內(nèi)外多個(gè)中性鹽霧試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析了溫度、水和NaCl 純度、pH 值調(diào)整方法、鹽霧沉降率、試樣擺放角度等標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)容對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。李云濤等[3]的研究表明，相對(duì)濕度對(duì)2024 鋁合金的腐蝕程度影響最大。黃初期等[4]發(fā)明了一種鹽霧試驗(yàn)箱pH 值校準(zhǔn)方法。鹽霧溶液的濃度須嚴(yán)格控制，以確保試驗(yàn)的重復(fù)性和可比性。以常用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ISO 11997-1: 2017[5]為例，要求在試驗(yàn)溫度為25 ℃±2 ℃時(shí)，配制溶液濃度為50 g/L±5 g/L，所收集的噴霧液濃度為50 g/L±5 g/L（連續(xù)噴霧時(shí)間不少于24 h）。目前，由于檢測(cè)手段受限，通常無法測(cè)試所收集的噴霧液濃度，認(rèn)為收集液的濃度與配制時(shí)的濃度一致，忽略了收集液濃度的檢測(cè)。收集液的濃度受飽和溫度、壓力和水分蒸發(fā)的影響，低于配制溶液的濃度。在上述所有的影響因素中，水分蒸發(fā)的影響最為顯著。
研究人員提出了采用腐蝕失重法評(píng)價(jià)鋁合金的中性鹽霧腐蝕能力[6-9]。張琪等[10]根據(jù)材料的腐蝕動(dòng)力學(xué)規(guī)律提出了“參照腐蝕率”的概念，作為腐蝕深度的評(píng)估準(zhǔn)則。目前，行業(yè)內(nèi)對(duì)循環(huán)鹽霧腐蝕的評(píng)價(jià)結(jié)果尚未成標(biāo)準(zhǔn)，本文提出采用腐蝕深度法定量評(píng)價(jià)汽車板循環(huán)鹽霧腐蝕結(jié)果。
2 水分蒸發(fā)影響鹽霧濃度問題
為解決水分蒸發(fā)影響鹽霧濃度的問題，本文提出了一種調(diào)控鹽霧試驗(yàn)收集液濃度的方法。鹽霧試驗(yàn)以最終收集的噴霧濃度為準(zhǔn)，故可提高配制時(shí)的氯化鈉濃度，建立配制液與收集液的濃度關(guān)系，即可得到符合標(biāo)
準(zhǔn)要求的收集液濃度。
2.1 調(diào)控鹽霧試驗(yàn)收集液濃度試驗(yàn)方法
調(diào)控鹽霧試驗(yàn)收集液濃度試驗(yàn)方法過程如下：
a.箱體內(nèi)加入固定刻度的蒸餾水或去離子水，防止箱體干燒，保持鹽霧箱濕度。
b.箱體上部四周的密封槽加入水，空氣飽和器內(nèi)加入蒸餾水或去離子水。
c.配置濃度為5%的氯化鈉鹽溶液，使用鹽度計(jì)在25 ℃±2 ℃溫度下精確測(cè)量；將配制好的鹽溶液加入鹽水貯水箱內(nèi)，鹽水不能低于貯水箱的下限標(biāo)記，以免影響噴霧效果。
d.試驗(yàn)溫度設(shè)定為35 ℃，飽和空氣桶溫度設(shè)定為47 ℃。
e.當(dāng)箱內(nèi)試驗(yàn)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，開啟壓縮空氣，進(jìn)氣壓力調(diào)整為0.2~0.4 MPa，將箱體內(nèi)壓力調(diào)整為0.05~0.2 MPa，噴霧系統(tǒng)開始工作，工作中需通過調(diào)節(jié)壓力滿足鹽霧沉降量要求：1.5 mL/h±0.5 mL/h，連續(xù)噴霧時(shí)間不少于24 h。經(jīng)過多次試驗(yàn)后，若鹽霧沉降量無法滿足要求，箱體中可增加2 個(gè)霧化塔，每個(gè)霧化塔至少包含2 個(gè)鹽霧收集器并放置于試樣附近，一個(gè)盡量靠近噴嘴，另一個(gè)盡量遠(yuǎn)離噴嘴。
f. 鹽霧試驗(yàn)箱運(yùn)行24 h 后，記錄鹽霧沉降量。
2.2 鹽霧濃度調(diào)節(jié)
鹽霧濃度調(diào)節(jié)流程如下：
a. 采用鹽度計(jì)測(cè)試收集液濃度。
b. 將收集液濃度的測(cè)試值與標(biāo)準(zhǔn)值（50 g/L±5 g/L）進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試值偏離標(biāo)準(zhǔn)值50 g/L（鹽度計(jì)讀數(shù)5%），將該差值成倍數(shù)疊加到配制液濃度值上，提高鹽水配制液濃度，按2.1 節(jié)的試驗(yàn)步驟重新進(jìn)行試驗(yàn)，直至獲得符合ISO 11997-1: 2017 要求（50 g/L±5 g/L）的收集液濃度，建立配制液和收集液的濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1 所示。
表1 鹽霧腐蝕配制液和收集液濃度 %
續(xù)表
3 評(píng)價(jià)方法
循環(huán)鹽霧試驗(yàn)不僅腐蝕產(chǎn)品表面，還會(huì)腐蝕產(chǎn)品內(nèi)部。觀察確認(rèn)樣品表面是均勻腐蝕還是局部腐蝕[11]，然后在樣品表面選擇2~3 處腐蝕最嚴(yán)重區(qū)域，將垂直主變形方向的橫截面作為觀察面，制備金相試樣，測(cè)量最大腐蝕深度，并觀察確認(rèn)為點(diǎn)蝕還是晶間腐蝕。結(jié)合材料原始表面的宏觀腐蝕形貌和橫向截面的顯微腐蝕形貌，可綜合評(píng)價(jià)材料的抗循環(huán)鹽霧腐蝕能力。如圖1 所示，宏觀形貌為局部腐蝕而非均勻腐蝕。如圖2 所示，橫向截面顯微形貌為點(diǎn)蝕而非晶間腐蝕，但循環(huán)6 個(gè)周期腐蝕深度較循環(huán)3 個(gè)周期明顯增加（循環(huán)3 個(gè)周期為25.58 μm，循環(huán)6 個(gè)周期為42.53 μm）。
圖1 循環(huán)鹽霧腐蝕宏觀形貌
圖2 循環(huán)鹽霧腐蝕截面顯微形貌
4 結(jié)論
a.對(duì)于蒸汽加熱式鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱，當(dāng)收集液的濃度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可提高配制液濃度以滿足試驗(yàn)要求。
b.對(duì)于可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，可根據(jù)材料原始表面的宏觀腐蝕形貌和橫向截面顯微腐蝕形貌，綜合評(píng)價(jià)材料抗循環(huán)鹽霧腐蝕能力。
c.為得到符合標(biāo)準(zhǔn)的收集液濃度而提高配制液濃度，擴(kuò)充了標(biāo)準(zhǔn)范圍，為下一次標(biāo)準(zhǔn)修訂提供了依據(jù)。
d.為改進(jìn)收集液濃度的問題，可考慮以下方面：優(yōu)化加熱系統(tǒng)，采用更先進(jìn)的加熱技術(shù)，減少水分蒸發(fā)，保持鹽霧濃度的穩(wěn)定性；鹽霧試驗(yàn)箱在設(shè)計(jì)上可以采用耐腐蝕、耐高溫材料，不再使用蒸汽式加熱方式，在鹽霧溶液配制時(shí)即可與收集液濃度保持一致，減少藥品的消耗量，增強(qiáng)環(huán)保性。
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