CCT循环腐蚀测试小课堂①:深入了解循环腐蚀机理
- 2023年10月11日
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自1914年首次引入盐雾喷淋方法用于测试材料的耐腐蚀性能以来,腐蚀测试领域已经取得了长足的进步。然而,为了更好地满足现代工程需求,工程师和科研人员一直在不断努力,致力于开发能够更准确模拟户外腐蚀环境的测试程序。
为了帮助您更好地了解循环腐蚀测试相关的知识,从而更好地实现CCT循环腐蚀测试和应用,今天,湛临小课堂就带您深入探讨循环腐蚀测试的机理,了解其演变历程,并进一步了解CCT(Corrosion Cycling Test)循环腐蚀测试如何应用于各种应用领域。
循环腐蚀测试背景:盐雾喷淋测试的起源
盐雾喷淋测试最早可以追溯到1914年,当时首次使用这一方法来测试材料的耐腐蚀性能。直到1939年,中性盐雾喷淋测试才被写入ASTM B117标准。在传统的盐雾测试中,样品被暴露在35°C温度下的5%浓度盐雾中。
尽管ASTM B117标准在80年的历史中经历了多次修订和改进,但长期以来人们普遍认为“盐雾喷淋法”的测试结果与样品在户外实际暴露下的腐蚀表现之间的相关性不佳。尽管存在这些挑战,ASTM B117仍然是盐雾腐蚀测试的主要标准,广泛应用于涂层、军用元件和电子元件等领域的耐腐蚀性测试。
追求更准确的腐蚀测试
随着对材料防腐要求的不断提高,工程师和科研人员一直在努力寻找更准确地模拟户外腐蚀环境的测试方法。在20世纪60年代和70年代,英国的Harrison和Timmons开发了Prohesion测试方法,特别适用于工业防护涂料的腐蚀性测试。
近年来,SAE和AISI开始研究和开发用于汽车领域的循环腐蚀性测试,取得了令人满意的结果,并发表了一些重要的研究成果。同时,日本的研究人员也在不断开发各种循环腐蚀性测试方法,以适应不同应用领域的需求。
什么是循环腐蚀测试?
循环腐蚀测试是一种比传统的恒态暴露更贴近真实情况的盐雾喷淋测试方法。实际的户外暴露环境通常包含了不断交替的湿润和干燥条件,为了更准确地模拟这些自然而周期性的条件,实验室中的加速测试变得至关重要。
研究表明,经过循环腐蚀测试后,样品的相对腐蚀率、结构、形态以及户外暴露后的腐蚀结果非常相似。因此,循环腐蚀测试相对于传统的盐雾喷淋测试更接近真实的户外暴露环境。这种方法能够有效评估多种腐蚀机制,包括一般腐蚀、电化腐蚀和缝隙腐蚀等。
循环腐蚀测试的目的在于再现不同类型的户外腐蚀环境。CCT(Corrosion Cycling Test)测试将样品置于一系列不同条件的循环环境中。简单的暴露循环,例如Prohesion测试,将样品置于由盐雾和干燥条件组成的循环中。而更复杂的汽车测试方法则要求除了盐雾和干燥循环外,还包括浸泡、潮湿和冷凝等多种循环条件。
最初,这些测试循环是通过人工操作完成的,实验室操作人员需要将样品从盐雾喷淋箱移至潮湿试验箱,然后再移到干燥设备等。然而,最近引入的微处理器控制测试箱能够自动完成这些测试步骤,减少了试验中的不确定性。
通过循环腐蚀测试,我们能更准确地了解材料和涂层在不同腐蚀环境下的表现,从而更好地满足各种工程和科研需求。这种方法为工程师和科学家提供了一个强大的工具,用于评估材料的耐久性和性能,以确保产品在恶劣环境中能够可靠运行。
循环腐蚀暴露条件
CCT循环腐蚀测试的暴露条件是指在测试过程中模拟的不同环境条件,这些条件在循环中交替出现,以更准确地评估材料和涂层在不同腐蚀环境下的性能。在CCT循环腐蚀测试中,应用以下一种或多种暴露条件:
· 室温条件
在CCT测试中,室温条件是指实验室内的环境条件。室温条件通常以一种缓慢的方式改变测试样品的性能,例如,在盐雾喷淋后,样品会在室温条件下停留两小时。一般而言,室温条件下不存在腐蚀性蒸汽和气体。气体流动几乎不存在,温度通常维持在25±5℃,相对湿度为50%或更低,每次测试时都需要监控并记录实验室条件。
· 箱内条件
非室温条件通常指的是测试箱内的暴露条件。在不同的非室温条件之间的转换可以通过人工将测试样品从一个测试箱移动到另一个测试箱来完成,或者在全自动测试箱中实现从一个条件到另一个条件的循环。每次测试都需要监控温度和相对湿度。如果可能的话,应采用自动控制系统。温度偏差应该精确到±3℃或更小。
· 盐雾(喷淋)条件
盐雾条件可以在类似B117的测试箱内实现,也可以通过人工操作在实验室条件下进行。喷嘴会喷出雾状的盐溶液。一般来说,除了氯化钠(NaCl)外,还可以使用含有其他化学物质的电解液来模拟酸雨或其他工业腐蚀条件。下图显示了盐雾条件。
· 潮湿条件
CCT测试程序通常需要高湿度条件,要求相对湿度在95-100%之间。这一要求在ASTM D2247标准中有明确规定。有时,可以通过选择B117测试箱并喷淋纯水雾来实现潮湿条件。下图展示了Q-Fog处于潮湿条件下的情况。
· 潮湿条件
干燥条件可以在开放式实验室中或测试箱内实现。在这些条件下,空气充分流通,以避免分层并确保样品的干燥。”干燥”的定义较为复杂,因为人们可以指样品表面的干燥或完全的干燥。随着产品腐蚀的渗透,达到完全干燥所需的时间可能会有所增加。下图显示了Q-Fog处于干燥条件下的情况。
通过在CCT循环腐蚀测试中模拟这些不同的环境条件,可以更准确地评估材料和涂层在多种腐蚀机制下的性能,从而帮助使用者、研发人员或科学家确定产品在实际使用中的耐久性和可靠性。
本期湛临小课堂为您介绍了CCT循环腐蚀测试的背景、机理与暴露条件。在接下来的湛临小课堂中,我们将进一步为您详细介绍CCT盐雾箱测试的操作指南,以及如何准备样品,同时也会探讨常用的循环腐蚀性测试方法。
作为美国Q-Lab在中国地区的授权经销商,湛临仪器拥有数十年丰富的盐雾腐蚀应用技术与经验,并将全力帮助每一位用户更深入地了解如何有效评估材料和涂层在不同腐蚀环境下的性能,以及如何应用这些知识来确保产品在恶劣条件下的可靠性。
下期课堂,敬请期待!您也可以联系湛临,与我们沟通探讨。