張 飛

（浙江科正電子信息產品檢驗有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引言

鹽霧試驗是一種利用鹽霧試驗設備所創(chuàng)造的人工模擬鹽霧環(huán)境條件來考核產品或材料耐腐蝕性能的環(huán)境試驗。鹽霧是指含氯化物的大氣。它的主要腐蝕成分是氯化物鹽氯化鈉，主要來源于海洋和內地鹽堿地區(qū)。鹽霧對金屬材料表面的腐蝕是由含氯離子穿透金屬表面的氧化層和保護層與內部金屬發(fā)生電化學反應引起的。同時氯離子含有一定的水合能，容易被吸附在金屬表面的空隙、裂縫中排擠并取代氧化層中的氧，把不溶性的氧化物變成可溶性的氧化物，使鈍化態(tài)表面變成活潑表面，對金屬產品造成破壞。

1 汽車零部件鹽霧試驗介紹

鹽霧腐蝕是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕，能使材料或其性能在鹽霧的作用下引起破壞或受到影響。汽車長期在戶外，鹽霧腐蝕對車輛及部件都是考驗，而鹽霧試驗能模擬加速環(huán)境場景和利于進一步提高汽車零部件的可靠性。常用的鹽霧試驗標準主要有：ISO 9227-2017，ISO 16151-2018，IEC 60068-2-11：1981，GB/T10125-2012，GB/T2423.17-2008，GB/T2423.18-2000。這些標準使用得非常廣泛，是鹽霧試驗實施的依據(jù)。以目前車聯(lián)網遠程控制系統(tǒng)為例，如圖1所示是典型車聯(lián)網功能的汽車內部網絡架構。無論動力CAN、車身CAN如何變化，要實現(xiàn)車聯(lián)網的遠程功能，系統(tǒng)中一定會有一個Telematics節(jié)點，即T-BOX，功能主要包括防盜、報警、車況查詢、車輛定位、智能救援和車門、燈光、空調、座椅等設備控制。

圖1 車聯(lián)網遠程控制組合Figure 1 Remote control combination of Internet of Vehicles

筆者對T-BOX做了中性鹽霧試驗（NSS試驗），連續(xù)噴霧96h，試驗結束后對產品進行檢查，發(fā)現(xiàn)T-BOX線束內部銅線發(fā)黑，有氧化現(xiàn)象，如圖2所示。功能檢測出現(xiàn)通信線路短路、斷路、信號衰減、失真，導致系統(tǒng)無法正常工作。分析得出TBOX線束接插件接口處密封不到位導致氯化鈉侵入線束銅導體內部而產生氧化變黑。

2 鹽霧試驗的分類

鹽霧試驗包括中性鹽霧試驗、醋酸鹽霧試驗、銅鹽加速醋酸鹽霧和交變鹽霧試驗。其中應用最廣泛的是中性鹽霧試驗，主要用來對金屬材料以及金屬鍍層或非金屬無機鍍層進行檢驗，也用來檢驗涂覆等。醋酸鹽霧試驗和銅鹽加速醋酸鹽霧試驗一般只用于金屬鍍層的檢驗而不用于有機覆層的檢驗。

（1）中性鹽霧（NSS）試驗

NSS試驗（Neutral Salt Spray Test）是出現(xiàn)最早、目前應用領域最廣的一種加速腐蝕試驗方法。它采用濃度為5%氯化鈉溶液，溶液pH值在中性范圍6.5~7.2作為噴霧用的溶液，試驗溫度35℃。鹽霧沉降量：1.0~2.0ml/80cm2·h之間。

（2）醋酸鹽霧（ASS）試驗

ASS試驗（Acetate Salt Spray Test）是在中性鹽霧試驗的基礎上發(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值降到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試驗快3倍左右。

（3）銅鹽加速醋酸鹽霧（CASS）試驗

CASS試驗 （Copper-Accelerated Acetic Acid Salt Spray Test）是國外新近發(fā)展起來的一種快速鹽霧腐蝕試驗，試驗溫度為50℃，鹽溶液中加入少量的銅鹽—氯化鈉，強烈地誘發(fā)腐蝕，它的腐蝕速度大約是NSS試驗的8倍。

（4）交變鹽霧試驗

交變鹽霧試驗是一種綜合鹽霧試驗，它實際上是中性鹽霧試驗加恒定濕熱試驗，主要用于空腔型的整機產品，通過潮濕環(huán)境的滲透，使鹽霧腐蝕不但在產品表面產生，也在產品內部產生。它是將產品在鹽霧和濕熱兩種環(huán)境條件下交替轉換，最后考核整機產品的電性能和機械性能有無變化。

3 影響鹽霧試驗的因素

影響鹽霧試驗的主要因素包括：試驗溫濕度、鹽溶液的濃度、樣品放置角度、鹽溶液的pH值、鹽霧沉降量、噴霧方式等。

（1）試驗溫濕度

溫度和相對濕度影響鹽霧的腐蝕作用。金屬腐蝕的臨界相對濕度大約為70%。當相對濕度達到或超過這個臨界值時，鹽將潮解而形成導電性能良好的電解液；當相對濕度降低時，鹽溶液濃度將增加直至析出晶體鹽，腐蝕速度相應降低。試驗溫度越高鹽霧腐蝕速度越快，這是因為溫度升高，分子運動加劇，加快了化學反應速度。

（2）鹽溶液的濃度

鹽溶液的濃度對腐蝕速度的影響與材料和覆蓋層的種類有關。鹽溶液里的氧含量與鹽的濃度有關，在低濃度范圍內氧含量隨濃度的增加而增加；當鹽溶液濃度增加到5%時，氧含量達到相對飽和，如果鹽溶液濃度繼續(xù)增加氧含量則相應下降。氧含量下降，氧的去極化能力也下降，即腐蝕作用減弱。

（3）樣品放置角度

樣品放置角度對鹽霧試驗的結果有明顯影響，鹽霧的沉降方向是接近垂直的，樣品水平放置時，它的投影面積最大，樣品表面容易積累，且承受的鹽霧量也最多，因此腐蝕最嚴重。研究結果表明，鋼板與水平線成45°角時，每平方米的失重量為250g，按國標規(guī)定鋼板放置應該使受試面與垂直方向成30°角。

（4）鹽霧沉降量和噴霧方式

鹽霧顆粒越細，所形成的表面積越大，被吸附的氧量越多，腐蝕性越強。如果鹽霧顆粒很大，鹽霧就會變成水滴，就成不了霧而變成雨滴；如果顆粒過小，鹽霧直徑在1μm，它在48h內也不會沉降，這近乎于分子運動了。根據(jù)實際，自然界中90%以上的鹽霧顆粒的直徑在1μm以下，而直徑1μm的鹽霧顆粒表面所吸附的氧量與顆粒內部溶解的氧量是相對平衡的，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，它們最明顯的缺點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原理將鹽溶液直接霧化成鹽霧并通過擴散進入試驗區(qū)，解決了鹽霧沉降量均勻性差的問題，并且鹽霧顆粒直徑更小。另外，不同的噴霧方式對鹽溶液的pH值也會產生影響。

（5）其他因素

試驗前預處理對產品進行雜質清洗，在清洗過程中不能使用腐蝕性的溶劑。清洗結束后要保證產品干燥過程的有序性。試驗結束后對產品進行評判，一般鹽霧試驗方法標準或產品標準都規(guī)定用清水洗，干燥后一段時間進行判定。但按標準要求有些籠統(tǒng)，因為鹽霧凝結到箱頂后滴到產品上的水滴，會使產品上產生銹跡，用軟毛刷清洗后可知是保護層金屬腐蝕，集體金屬并無腐蝕，很難判定是否合格。因此產品處理對照標準的同時，需針對不同情況詳細規(guī)定試樣處理的方法，以免造成判定困難。噴嘴壓力和熱水塔溫度對鹽霧試驗的結果也有較大影響，原因是霧滴中水分蒸發(fā)引起相應結果變化。為了避免這種情況，設置合理的熱水塔溫度和噴霧壓力也尤為重要。

4 鹽霧試驗的判定方法

鹽霧試驗的判定結果是否正確合理，是衡量產品或金屬抗鹽霧腐蝕質量的關鍵。鹽霧試驗結果的判定方法有：評級判定法、稱重判定法、腐蝕物出現(xiàn)判定法、腐蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析法。

評級判定法是把腐蝕面積與總面積之比的百分數(shù)按一定的方法劃分成幾個級別，以某一個級別作為合格判定依據(jù)，如表1所示。

表1 腐蝕缺陷面積占比與腐蝕評級值的關系Table 1 Relationship between the proportion of corrosion defect area and the corrosion rating value

稱重判定法是通過對腐蝕試驗前后樣品的重量進行稱重，計算出受腐蝕損失的重量來對樣品耐腐蝕質量進行評判。它特別適用于對某種金屬耐腐蝕質量進行考核。

腐蝕物出現(xiàn)判定法是一種定性的判定法，它以鹽霧腐蝕試驗后產品是否產生腐蝕現(xiàn)象來對樣品進行判定，一般產品標準中大多采用此方法。

腐蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法需要設計腐蝕試驗、分析腐蝕數(shù)據(jù)、確定腐蝕數(shù)據(jù)的置信度，它主要用于分析、統(tǒng)計腐蝕情況，而不是用于某一具體產品質量的判定。

為了滿足不同的試驗目的，可以采用許多試驗結果評價標準，如重量變化、顯微鏡觀察、機械性能等。通過試驗結果的評價標準，應由被試覆蓋層或產品標準提出。就一般試驗要求而言，常規(guī)記載僅需考慮如下幾方面：試驗后外觀，去除腐蝕物后的外觀，腐蝕缺陷如點蝕、裂紋、氣泡、腐蝕等分布和數(shù)量以及腐蝕面積或蔓延長度等，被腐蝕時間或者開始出現(xiàn)腐蝕的時間，重量變化，顯微鏡觀察，力學性能變化。

5 金屬零部件的防護改進措施

第一，對設計進行把關，從源頭入手做好防腐蝕工作。對于金屬零部件防腐蝕來說，設計是其最為重要的一項工作，在進行設計時，是否充分考慮到防腐蝕性，對零部件的壽命長短起著重要作用。因此在設計時，零部件盡可能避免形成封閉區(qū)，或者是使封閉系統(tǒng)的排水、通風性能都保持良好，設計通風孔、排水孔來確保通風、排水性能。

第二，對零部件涂覆工藝進行改進。涂覆上可以采用磷化、陽極電泳、密封及內腔涂蠟等方式提高零部件的抗腐蝕能力。磷化是一種工藝過程，主要是通過化學與電化學反應形成磷酸鹽化學膜，稱之為磷化膜。對零部件進行磷化處理，可以使其表面生成一層耐腐蝕性較強的薄膜，增強其抗腐蝕能力。

第三，材料選用改進。產品中很多重要的結構件都是用鋼鐵材料制成的，對于腐蝕嚴重的零部件，材料上應選用腐蝕率低的耐腐蝕金屬（如耐候鋼），或適當增加金屬厚度，多選用含Mn與Mg等合金元素的不銹鋼，它們能與Fe和Si等形成電位較負的活潑相，提高抗點腐蝕能力。在產品設計之初，應該適當減少普通碳素鋼的用量，增加高強度鋼的用量，多采用鍍鋅鋼板，有助于提高產品的防腐蝕性能。

6 結語

鹽霧試驗是考核汽車零部件抗鹽霧腐蝕能力的重要手段，是一種重要的加速腐蝕環(huán)境試驗。通過鹽霧試驗驗證，提出對應處理方法，增強零部件表面與涂層附著力，減少零部件涂裝缺陷，提高零部件腐蝕性能，可以更好地為產品選材、結構設計、工藝選擇、產品運輸存貯及使用提供有效的信息，提高產品或材料的抗鹽霧腐蝕能力。