充電器鹽霧腐蝕背景及機(jī)理

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充電器鹽霧腐蝕背景及機(jī)理

●什么樣的歐規(guī)電源適配器樣品適合做鹽霧測(cè)試？
●1h 鹽霧等于自然腐蝕的多長(zhǎng)時(shí)間？
●鹽霧結(jié)果的評(píng)價(jià)方法林林總總，該如何來選??？
●鹽霧測(cè)試過程中的影響因素又有哪些？
鹽霧腐蝕背景及機(jī)理
鹽霧腐蝕是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕，大氣中含有氧氣、濕度、溫度變化和污染物等均構(gòu)成了相關(guān)的腐蝕成分和因素。
鹽霧對(duì)金屬材料的腐蝕，主要是導(dǎo)電的鹽溶液滲入金屬內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，形成“低電位金屬－電解質(zhì)溶液－高電位雜質(zhì)”微電池系統(tǒng)，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。
陽極：金屬失去電子而變成金屬陽離子，并以水化離子的形式進(jìn)入溶液，同時(shí)把相當(dāng)?shù)碾娮恿粼诮饘僦小?br /> Me+nH2O Me2+· nH2O+2e-
陰極：留在陰極金屬中的剩余電子，被氧去極化，還原并吸收電子，成為氫氧根離子。
O2+nH2O+4e-4OH-
電解液：氯化鈉離解而生成鈉離子和氯離子，部分氯離子、金屬離子和氫氧根離子反應(yīng)成金屬腐蝕物。
2Me2++2Cl-+2OH- MeCl2·Me(OH)2
鹽霧腐蝕破壞過程中起主要作用的是氯離子。它具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，容易穿透金屬氧化層進(jìn)入金屬內(nèi)部，破壞金屬的鈍態(tài)。同時(shí)，氯離子具有很小的水合能，容易被吸附在金屬表面，取代保護(hù)金屬的氧化層中的氧，使金屬受到破壞。
除了氯離子外，鹽霧腐蝕機(jī)理還受溶解于鹽溶液里（實(shí)質(zhì)上是溶解在試樣表面的鹽液膜）氧的影響。氧能夠引起金屬表面的去極化過程，加速陽極金屬溶解，由于鹽霧試驗(yàn)過程中持續(xù)噴霧，不斷沉降在試樣表面上的鹽液膜，使含氧量始終保持在接近飽和狀態(tài)。腐蝕產(chǎn)物的形成，使?jié)B入金屬缺陷里的鹽溶液的體積膨脹，因此增加了金屬的內(nèi)部應(yīng)力，引起應(yīng)力腐蝕，導(dǎo)致保護(hù)層鼓起。

鹽霧腐蝕的危害

鹽霧腐蝕會(huì)破壞金屬保護(hù)層，使它失去裝飾性，降低機(jī)械強(qiáng)度；一些電子元器件和電器線路，由于腐蝕而造成電源線路中斷，特別是在有振動(dòng)的環(huán)境中，尤為嚴(yán)重；
當(dāng)鹽霧降落在絕緣體表面時(shí)，將使表面電阻降低；絕緣體吸收鹽溶液后，它的體積電阻將降低四個(gè)數(shù)量級(jí)；
機(jī)械部件或運(yùn)動(dòng)部件的活動(dòng)部位由于腐蝕物的產(chǎn)生，而增加摩擦力以至造成運(yùn)動(dòng)部件被卡死；

歐規(guī)電源適配器鹽霧測(cè)試分類

鹽霧測(cè)試分為二大類，一類為天然環(huán)境暴露試驗(yàn)，另一類為人工加速模擬鹽霧環(huán)境試驗(yàn)。與天然環(huán)境相比，人工鹽霧環(huán)境中的氯化物濃度，可以是一般天然環(huán)境鹽霧含量的幾倍或幾十倍，腐蝕速度大大提高，對(duì)充電器進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，得出結(jié)果的時(shí)間也大大縮短。如在天然暴露環(huán)境下對(duì)某充電器樣品進(jìn)行試驗(yàn)，待其腐蝕可能要 1 年，而在人工模擬鹽霧環(huán)境條件下試驗(yàn)，只要 24 小時(shí)，即可得到相似的結(jié)果。
人工模擬鹽霧試驗(yàn)包括中性鹽霧試驗(yàn)、醋酸鹽霧試驗(yàn)、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)、交變鹽霧試驗(yàn)。
01:中性鹽霧試驗(yàn)
是出現(xiàn)最早目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種加速腐蝕試驗(yàn)方法。一般情況下，它采用5%的氯化鈉鹽水溶液，溶液 PH 值調(diào)在中性范圍（6.5～7.2）作為噴霧用的溶液。試驗(yàn)溫度均取 35℃，要求鹽霧的沉降率在 1～3ml/80cm2.h 之間，沉降量一般都是 1～2ml/80cm2.h 之間。
02:醋酸鹽霧試驗(yàn)
是在中性鹽霧試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是在 5%氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的 PH 值降為 3 左右，溶液變成酸性，最后形成的鹽霧也由中性鹽霧變成酸性。它的腐蝕速度要比NSS 試驗(yàn)快 3 倍左右。
03:銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)
是國(guó)外新近發(fā)展起來的一種快速鹽霧腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為50℃，鹽溶液中加入少量銅鹽—氯化銅，強(qiáng)烈誘發(fā)腐蝕。它的腐蝕速度大約是 NSS 試驗(yàn)的 8 倍。
04:交變鹽霧試驗(yàn)
是一種綜合鹽霧試驗(yàn)，它實(shí)際上是中性鹽霧試驗(yàn)加恒定濕熱試驗(yàn)。它主要用于空腔型的整機(jī)充電器，通過潮態(tài)環(huán)境的滲透，使鹽霧腐蝕不但在充電器表面產(chǎn)生，也在充電器內(nèi)部產(chǎn)生。它是將充電器在鹽霧和濕熱兩種環(huán)境條件下交替轉(zhuǎn)換，最后考核整機(jī)充電器的電性能和機(jī)械性能有無變化。
GB/T 10125 中 4 種鹽霧測(cè)試方法的對(duì)比

影響鹽霧測(cè)試的因素

影響鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的主要因素包括：試驗(yàn)溫濕度、鹽溶液的濃度、樣品放置角度、鹽溶液的 pH值、鹽霧沉降量和噴霧方式等。

01:試驗(yàn)溫濕度
溫度和相對(duì)濕度影響鹽霧的腐蝕作用。金屬腐蝕的臨界相對(duì)濕度大約為 70%。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到或超過這個(gè)臨界濕度時(shí)，鹽將潮解而形成導(dǎo)電性能良好的電解液。當(dāng)相對(duì)濕度降低，鹽溶液濃度將增加直至析出結(jié)晶鹽，腐蝕速度相應(yīng)降低。
試驗(yàn)溫度越高鹽霧腐蝕速度越快。國(guó)際電工委員會(huì) IEC60355：1971《AN APPRAISALOFTHE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTINGFORATMOSPHERICCORROSION》標(biāo)準(zhǔn)指出：“溫度每升高 10℃，腐蝕速度提高 2～3 倍，電解質(zhì)的導(dǎo)電率增加10～20%”。這是因?yàn)闇囟壬撸肿舆\(yùn)動(dòng)加劇，化學(xué)反應(yīng)速度加快的結(jié)果。對(duì)于中性鹽霧試驗(yàn)，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為試驗(yàn)溫度選在 35℃較為恰當(dāng)。如果試驗(yàn)溫度過高，鹽霧腐蝕機(jī)理與實(shí)際情況差別較大。

02:鹽溶液的濃度
鹽溶液的濃度對(duì)腐蝕速度的影響與材料和覆蓋層的種類有關(guān)。濃度在 5%以下時(shí)鋼、鎳、黃銅的腐蝕速度隨濃度的增加而增加；
當(dāng)濃度大于 5%時(shí)，這些金屬的腐蝕速度卻隨著濃度的增加而下降。上述這種現(xiàn)象可以用鹽溶液里的氧含量來解釋，鹽溶液里的氧含量與鹽的濃度有關(guān)。在低濃度范圍內(nèi)，氧含量隨鹽濃度的增加而增加，但是，當(dāng)鹽濃度增加到 5%時(shí)，氧含量達(dá)到相對(duì)的飽和，如果鹽濃度繼續(xù)增加，氧含量則相應(yīng)下降。氧含量下降，氧的去極化能力也下降即腐蝕作用減弱。但對(duì)于鋅、鎘、銅等金屬，腐蝕速度卻始終隨著鹽溶液濃度的增加而增加。

03:樣品的放置角度
樣品的放置角度對(duì)鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果有明顯影響。鹽霧的沉降方向是接近垂直方向的，樣品水平放置時(shí)，它的投影面積最大，樣品表面承受的鹽霧量也最多，因此腐蝕最嚴(yán)重。研究結(jié)果表明：鋼板與水平線成 45 度角時(shí)，每平方米的腐蝕失重量為 250g，鋼板平面與垂直線平行時(shí)，腐蝕失重量為每平方米 140g。
GB/T2423.17-93 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“平板狀樣品的放置方法，應(yīng)該使受試面與垂直方向成 30 度角?！?br />
05:鹽溶液的 pH 值
鹽溶液的 pH值是影響鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的主要因素之一。pH 值越低，溶液中氫離子濃度越高，酸性越強(qiáng)腐蝕性也越強(qiáng)。以 Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr 等電鍍件的鹽霧試驗(yàn)表明,鹽溶液的 pH值為 3.0 的醋酸鹽霧試驗(yàn)（ASS）的腐蝕性比 pH 值為 6.5～7.2的中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）嚴(yán)酷 1.5～2.0倍。由于受到環(huán)境因素的影響，鹽溶液的 pH值會(huì)發(fā)生變化。

06:鹽霧沉降量和噴霧方式
鹽霧顆粒越細(xì)，所形成的表面積越大，被吸附的氧量越多，腐蝕性也越強(qiáng)。自然界中 90%以上鹽霧顆粒的直徑為 1 微米以下，研究成果表明：直徑 1 微米的鹽霧顆粒表面所吸附的氧量與顆粒內(nèi)部溶解的氧量是相對(duì)平衡的。鹽霧顆粒再小，所吸附的氧量也不再增加。
傳統(tǒng)的噴霧方法包括氣壓噴射法和噴塔法，最明顯的缺點(diǎn)是鹽霧沉降量均勻性較差，鹽霧顆粒直徑較大。超聲霧化法借用超聲霧化原理將鹽溶液直接霧化成鹽霧并通過擴(kuò)散進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)，解決了鹽霧沉降量均勻性差的問題，而且鹽霧顆粒直徑更小。不同的噴霧方法對(duì)鹽溶液的 pH值也會(huì)產(chǎn)生影響。
不使用壓縮空氣的超聲霧化法對(duì)鹽溶液 pH值的影響不大,而利用壓縮空氣噴霧的氣壓噴射法和噴塔法，鹽溶液的 pH 值變化明顯。

鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的表述
鹽霧試驗(yàn)的目的是為了考核充電器或金屬材料的耐鹽霧腐蝕質(zhì)量，而鹽霧試驗(yàn)結(jié)果判定正是對(duì)充電器質(zhì)量的宣判，它的判定結(jié)果是否正確合理，是正確衡量充電器或金屬抗鹽霧腐蝕質(zhì)量的關(guān)鍵。鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的表述有很多種方法，下面簡(jiǎn)單介紹幾種常用的表述方法。

01:按照腐蝕物的外觀特征進(jìn)行表述
這種方法是根據(jù)鹽霧試驗(yàn)后腐蝕物的外觀特征來進(jìn)行表述，常見電鍍件鹽霧試驗(yàn)后腐蝕特征。
02:按照腐蝕面積的百分比進(jìn)行表述
這種方法適應(yīng)于平板狀樣品。如果試驗(yàn)時(shí)間較短或樣品外形復(fù)雜，腐蝕面積較難測(cè)定。
ISO 10289 (GB/T 6461)金屬基體上金屬和無機(jī)覆蓋層腐蝕評(píng)價(jià)
保護(hù)評(píng)級(jí)（RP）與外觀評(píng)級(jí)（RA）
式中：A：腐蝕覆蓋面積占總面積的百分?jǐn)?shù)；R：保護(hù)等級(jí)，分為 0～10 級(jí)。
覆蓋層分類及主觀評(píng)價(jià)

03:按重量增減表述

這種方法是根據(jù)腐蝕物會(huì)造成樣品重量發(fā)生變化，稱量樣品在試驗(yàn)前后重量變化，分為失重法和增重法。失重法就是使用能夠溶解腐蝕物，同時(shí)對(duì)樣品自身又不起化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)溶劑，把試驗(yàn)后樣品上的腐蝕物溶解掉，讓試驗(yàn)后樣品的重量比試驗(yàn)前輕的一種表述方法。失重法的表示方法為：試驗(yàn)后單位試樣面積失去重量的數(shù)值。增重法直接測(cè)量試驗(yàn)后單位試樣面積增加重量的數(shù)值。

鹽霧測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)鹽霧試驗(yàn)條件，如溫度、濕度、氯化鈉溶液濃度和 PH 值等做的明確具體規(guī)定，另外還對(duì)鹽霧試驗(yàn)箱性能提出技術(shù)要求。同種充電器采用哪種鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)鹽霧試驗(yàn)的特性和金屬的腐蝕速度及對(duì)鹽霧的敏感程度選擇。
1:鹽霧測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)：
ISO 7253-1996(涂料) BS 3900-F12-1997(涂料)
BS 7479:1991 IEC 60068-2-11:1981
GB/T 10125-1997(涂料) GB 2423.17-2008
DIN 50021-1988
2:酸性鹽霧測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：
ASTM B368-09 ISO 9227-2006
DIN 50021-1988 BS 7479:1991
3:銅離子加速鹽霧測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
ASTM B368-09 ISO 9227-2006
DIN 50021-1988 BS 7479:1991
4:循環(huán)鹽霧測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
ASTM D6899-2003 ASTM G85-02e1 Annex A5
ISO 11997-1:2005 ISO 11997-2:2000 SAE J2334:2002
WSK-M2G299 GM4298P GM4476PGM9540P

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| 發(fā)布時(shí)間：2018.11.17 來源：電源適配器廠家

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