盐雾试验（环境可靠性试验）

盐雾试验：环境可靠性试验的核心武器

盐雾试验是环境可靠性试验的核心项目之一，专门评估产品或材料在含盐潮湿大气环境下的耐腐蚀能力。它在工业产品、汽车制造、电子电气、航空航天、船舶等领域扮演着至关重要的角色。

一、 试验原理

模拟海洋大气或含盐工业大气环境，通过人工加速方式创造盐雾条件。其核心在于：

1. 电化学腐蚀： 盐雾沉降在样品表面形成导电液膜，引发金属阳极溶解（腐蚀）和阴极反应（氢气析出或氧气还原）。
2. 渗透作用： 盐分渗透涂层、镀层或材料内部，引起涂层起泡、剥落或基材腐蚀。
3. 腐蚀产物积累： 腐蚀产物吸水性强，保持表面湿润，加速腐蚀进程。

二、 试验目的

• 评估耐蚀性： 检验金属材料、保护涂层（油漆、电镀、阳极氧化等）、有机涂层在盐雾环境下的抗腐蚀能力。
• 比较与筛选： 对比不同材料、不同工艺（如不同镀层种类、厚度、前处理）、不同防护设计的耐蚀性优劣，为选材和工艺改进提供依据。
• 质量控制： 作为产品出厂或入厂检验的一部分，确保批次产品的耐盐雾腐蚀性能符合要求。
• 预测使用寿命： 虽然加速程度不易精确量化，可在一定程度上推测产品在类似真实环境中的使用寿命和潜在失效模式。
• 暴露缺陷： 暴露潜在的设计缺陷（如缝隙、积水区）或工艺缺陷（如镀层孔隙、涂层针孔、焊接不良）。

三、 主要试验设备与环境

• 盐雾试验箱： 核心设备，需具备：
  • 喷雾系统： 采用压缩空气将盐溶液雾化并均匀喷洒。
  • 恒温系统： 精确控制箱内温度（通常35±2℃用于NSS/AASS/CASS）。
  • 饱和桶（空气加湿桶）： 压缩空气通过饱和桶加热加湿，确保喷雾湿润、避免盐雾沉降前干燥。
  • 盐溶液储存与补给装置。
  • 样品支架： 支撑样品，通常要求与垂直方向呈15-30度角（确保雾滴自由沉降），避免相互遮挡或接触箱体。
• 实验室环境： 试验箱应放置在温度稳定、无阳光直射、通风良好、无腐蚀性气体的室内。

四、 常用试验类型与标准

主要依据盐溶液化学成分和试验条件区分：

• 循环腐蚀试验 (CCT)： 结合盐雾、干燥、湿润、静置等多种环境条件进行循环，更接近真实自然环境，应用日益广泛。标准如ISO 14993, ASTM D6899, SAE J2334等。

五、 试验流程概要

1. 样品准备：
   • 清洁样品，去除油污、灰尘、临时防护层。
   • 标识样品。
   • 确保待测面充分暴露。非测试面需用惰性材料（如蜡、胶带）保护。
   • 记录样品初始状态（拍照）。
2. 试验箱准备：
   • 配置符合标准的盐溶液。
   • 清洁试验箱内腔。
   • 预热试验箱至设定温度。
   • 调节喷雾量和压力，设置喷雾收集装置检查沉降率（1.0-2.0ml/80cm²/h）。
3. 放置样品：
   • 按要求角度放置在支架上，确保喷雾自由沉降。
   • 样品间保持距离，避免相互影响。
   • 避免样品上的冷凝液滴落至下方样品。
4. 运行试验：
   • 启动喷雾，开始计时。
   • 定期检查箱内温度、喷雾沉降量、盐溶液浓度（比重）并记录。
   • 试验期间避免无故中断。如需中断，按规定程序处理。
5. 结束试验与样品处理：
   • 达到规定时间后，停止喷雾。
   • 取出样品前，静置一段时间（如0.5-1小时）让表面液滴流走。
   • 轻柔取出样品，避免损坏腐蚀产物或涂层。
   • 用流动温水（<35℃）轻柔冲洗样品表面残留盐分（除非标准禁止）。
   • 在清洁环境下干燥（如吹干）。
   • 立即检查评估，或按标准要求进行干燥恢复。
6. 结果检查与评估：
   • 目视检查： 观察腐蚀类型（白锈、红锈、点蚀等）、位置、面积；涂层变化（起泡、开裂、剥落、变色、失光等）；评定等级（常用ISO 10289或ASTM D610/D714等方法）。
   • 仪器测量： 腐蚀失重（去除腐蚀产物后称重）、涂层附着力测试（划格法、拉开法）、电化学测试等（根据产品规范要求）。
   • 功能检查： 对于组装件或成品，检查是否仍能正常操作。
7. 试验报告： 详细记录试验条件（标准号、类型、温度、时间、盐溶液信息）、样品信息、试验过程、检查结果（文字描述、照片、等级、数据）、评估结论。

六、 结果判定与影响因素

• 判定依据： 严格依据产品标准、技术规格书或供需双方约定的验收准则（如：无基体金属腐蚀时间、允许腐蚀面积百分比、起泡等级、失光程度等）。
• 关键影响因素：
  • 试验条件： 温度、喷雾量、沉降率、盐浓度、pH值、溶液纯净度。
  • 样品状态： 材料本身、表面处理工艺质量（镀层厚度、孔隙率、涂层厚度、固化程度）、样品放置角度。
  • 试验时长： 直接影响腐蚀程度体现。
  • 维护管理： 设备的清洁度、喷嘴状态、饱和桶水位/温度控制、溶液的定期更换。

七、 应用场合

• 金属基材及制品： 钢铁、铝合金、铜合金等。
• 防护层： 电镀层（锌、镍、铬、锡等）、化学转化膜（磷化、钝化）、热浸镀层（镀锌）、热喷涂涂层。
• 有机涂层： 油漆（底漆、面漆）、粉末涂料。
• 电子电器： 连接器、PCB（表面处理）、外壳、元件。
• 汽车零部件： 车身、底盘件、紧固件、灯具、内饰件（耐汗蚀）。
• 航空航天部件。
• 船舶与海洋工程装备。

八、 注意事项与局限性

• 加速不等于真实： 盐雾试验是加速腐蚀试验，其结果不能直接等同于产品在自然环境下的确切寿命，但可用于相对比较。
• 标准选择至关重要： 必须根据产品特性和使用环境选择最合适的试验类型和标准。
• 操作规范性： 严格按照标准操作是结果可靠性的保证。设备校准和维护非常重要。
• 结果主观性： 目视检查存在一定主观性，应有明确判定标准或多人共同判定。
• 样品代表性： 试验样品应能代表批量产品的状态。
• 安全： 操作时穿戴防护用品（手套、护目镜等），避免接触盐溶液和腐蚀产物，遵守实验室安全规程。妥善处理废液。

九、 发展趋势

• 循环腐蚀试验 (CCT) 普及： 因其更好的相关性，逐步取代单一盐雾试验，尤其在高要求领域（如汽车）。
• 更严苛的试验要求： 随着产品寿命和可靠性要求提高，试验时长和严酷度增加。
• 标准化与国际化： 国际标准（如ISO）的协调统一日益重要。
• 自动化与智能化： 试验设备的自动化控制、数据采集和在线监测能力不断提升。
• 多因素耦合试验： 结合温度、湿度、UV光照、机械应力等多种环境应力进行综合试验。

十、 结论

盐雾试验作为一项经典且至关重要的环境可靠性试验手段，在产品质量控制和可靠性提升中发挥着不可替代的作用。理解其原理、标准、操作流程、影响因素和局限性，是正确应用该试验方法、获取可靠数据并据此做出科学决策的关键。随着技术进步和对产品可靠性认识的深入，结合循环腐蚀试验等更先进方法的应用将成为主流。在进行盐雾试验时，务必严谨规范操作，确保结果的有效性和可比性。