防腐涂層耐鹽霧性試驗(yàn)方法及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):
1.定義、目的及應(yīng)用 防腐涂層的耐鹽霧性是指防腐涂層對(duì)鹽霧侵蝕的抵抗能力。由于沿海及近海地區(qū)的空氣中富含呈彌散微小水滴狀的鹽霧,含鹽霧空氣除了相對(duì)濕度較高外,其比重也較空氣大,容易沉降在各種物體上,而鹽霧中的氯化物具有很強(qiáng)的腐蝕性,對(duì)金屬材料及保護(hù)涂層具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。作為耐腐蝕試驗(yàn)之一的耐鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法,包括中性鹽霧試驗(yàn)、醋酸-鹽霧試驗(yàn)、銅加速的醋酸-鹽霧試驗(yàn)(CASS試驗(yàn))以及濕(鹽霧)/干燥/濕氣—循環(huán)腐蝕環(huán)境試驗(yàn)。特別中性鹽霧試驗(yàn)被認(rèn)為是評(píng)定與海洋氣氛有密切關(guān)系的材料的有關(guān)性質(zhì)的*有效的方法。因?yàn)樗梢阅M由濕度或溫度,或者由兩者共同引起的某些加速作用的基本條件??梢灾v耐鹽霧性試驗(yàn)是各類(lèi)防腐蝕涂料的加速性能試驗(yàn)中*經(jīng)典、應(yīng)用*廣泛的檢測(cè)項(xiàng)目,雖然對(duì)耐鹽霧性試驗(yàn)與實(shí)際性能的相關(guān)性還是有很大的爭(zhēng)論,但是實(shí)際應(yīng)用還是非常普遍。同時(shí)耐鹽霧性試驗(yàn)方法也是金屬材料耐腐蝕性能試驗(yàn)的主要方法之一。所以廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)和比較底材、前處理、涂層體系或它們的組合體的耐腐蝕情況,另外在許多工業(yè)生產(chǎn)、采礦、地下工程、國(guó)防工程以及鑒定程序中也成為非常有用的手段。醋酸-鹽霧試驗(yàn)和銅加速的醋酸-鹽霧試驗(yàn)(CASS試驗(yàn))的兩種方法被認(rèn)為更適于鋼或鋅基壓鑄件上的裝飾性鍍鉻、鎘以及化學(xué)處理的鋁上的磷化或陽(yáng)極化等。而濕(鹽霧)/干燥/濕氣—循環(huán)腐蝕環(huán)境試驗(yàn)則主要用來(lái)模擬在室外侵蝕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕過(guò)程,如海洋環(huán)境。由于與天然老化之間有很好的相關(guān)性,所以一些標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)己成功用于汽車(chē)工業(yè)、建筑涂料和通用型防腐蝕涂料的評(píng)價(jià)中。
2.相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
各國(guó)都有該試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)容基本相同,表1列出耐鹽霧性試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)參數(shù)的比較。
表1耐鹽霧性試驗(yàn)方法,標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)
應(yīng)用 提出單位 試驗(yàn)參數(shù)
GB/T 1771-1991 中國(guó)國(guó)標(biāo) (35±2)℃
ISO7253 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (35±2)℃
ISO 11997-1:2005 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (35±2)℃
ASTM B117-1997 美國(guó)ASTM (35±2)℃
ASTM B287-1997 美國(guó)ASTM (35±2)℃
ASTM B368-1997 美國(guó)ASTM (35±2)℃
3.試驗(yàn)設(shè)備和參數(shù)
(1)鹽霧試驗(yàn)箱基本組成和工作原理
目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的試驗(yàn)沒(méi)備是鹽霧試驗(yàn)箱。該設(shè)備主要由鹽霧箱體(噴霧室)、鹽溶液貯槽、鹽溶液的液位控制器、經(jīng)由適當(dāng)處理的壓縮空氣系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)霧化噴嘴中心噴霧塔、可調(diào)式折流板、樣板支架(滿(mǎn)足與垂線的夾角是(20±5°的支撐板)、空氣飽和器、箱體浸沒(méi)式加熱設(shè)備及必要的溫度、濕度控制設(shè)備等組成。當(dāng)鹽溶液自溶液貯槽內(nèi)導(dǎo)出流經(jīng)液位控制器進(jìn)入噴霧塔底部時(shí),在一定壓力的氣流(壓差)作用下,自由吸式噴嘴吸人并霧化形成密集的鹽霧,經(jīng)噴霧塔上部的折流板導(dǎo)向噴出后均勻地沉降在噴霧室內(nèi)的試驗(yàn)樣板上。儀器的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證積聚在頂堋或箱蓋上的滴液不會(huì)滴在試驗(yàn)樣板上。試驗(yàn)樣板上的滴液也不會(huì)滴落到溶液貯槽內(nèi)重新霧化。該設(shè)備除了能完成中性鹽霧試驗(yàn)外,對(duì)于醋酸-鹽霧試驗(yàn)、銅加速的醋酸-鹽霧試驗(yàn)(CASS試驗(yàn))只要按標(biāo)準(zhǔn)在鹽溶液中加入醋酸或氯化銅與醋酸,并改變相應(yīng)的試驗(yàn)條件,就可在普通的鹽霧試驗(yàn)箱進(jìn)行。
循環(huán)鹽霧試驗(yàn)箱是為滿(mǎn)足濕(鹽霧)/干燥/濕氣—循環(huán)腐蝕環(huán)境試驗(yàn)而設(shè)計(jì)的。該設(shè)備除了具備普通鹽霧試驗(yàn)箱的所有構(gòu)成外,又要增加可控溫度的干熱空氣鼓風(fēng)機(jī)及干燥空氣(提供相對(duì)濕度為20%到30%之間及相對(duì)濕度(50±20)%的去油去塵空氣)供給器,還有一個(gè)可編程的程序控制器。以便對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)分別設(shè)置完成如噴鹽霧、送干燥熱風(fēng)、送接近飽和的濕空氣或半飽和的濕空氣的循環(huán)程序。
(2)試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定
①溫度控制
耐中性鹽霧試驗(yàn)及醋酸—鹽霧試驗(yàn)的鹽霧箱曝露區(qū)的溫度應(yīng)保持在(35±2)℃??諝怙柡推鞯臏囟葢?yīng)高于箱內(nèi)溫度(5~10)℃。用于醋酸/銅加速—鹽霧試驗(yàn)的鹽霧箱曝露區(qū)的溫度應(yīng)保持在(49±1)℃。
②鹽霧沉降量的控制
在鹽霧箱曝露區(qū)內(nèi)至少應(yīng)有兩個(gè)干凈的由玻璃或其他化學(xué)惰性材料制成的鹽霧收集器,其中一個(gè)應(yīng)放在噴霧入口附近,另外一個(gè)放在遠(yuǎn)離噴霧入口處。鹽霧沉降量:在*少24h周期后,開(kāi)始計(jì)算所收集的溶液,每80cm2的收集器面積每小時(shí)應(yīng)收集到1.0~2.0ml的鹽溶液,其氯化鈉溶液的濃度為5%(質(zhì)量),PH值應(yīng)為6.5~7.5。
③溶液配制
A.中性鹽霧溶液的配制。
將符合GBl266化學(xué)純的氯化鈉溶解于符合GB6682三級(jí)水中,濃度為(50±10)g/L。用PH試紙?jiān)?5℃時(shí)測(cè)定試驗(yàn)溶液的PH值為6.5~7.5。超出范圍時(shí)可加入分析純鹽酸或氫氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)整,配制好的溶液需經(jīng)過(guò)濾后方可使用。
B.醋酸—鹽霧溶液的配制
先將符合GBl266化學(xué)純的氯化鈉溶解于符合GB6682三級(jí)水中,濃度為(50±10)g/L然后用醋酸調(diào)節(jié)溶液的PH值,使其在3.1~3.3范圍內(nèi),該P(yáng)H值用所收集的鹽霧樣品測(cè)得。應(yīng)在25℃時(shí)進(jìn)行PH值測(cè)量,配制好的溶液需經(jīng)過(guò)濾后方可使用。
C.銅加速的醋酸/鹽霧溶液的配制
**步將符合GBl266化學(xué)純的氯化鈉溶液于符合GB6682三級(jí)水中,濃度為(50±10)g/L。**步在3.8升的鹽水中加入試劑級(jí)的二氯化銅(CuCl221120)進(jìn)行溶解充分混合。第三步用醋酸調(diào)節(jié)溶液的PH值,使其在3.1~3.3范圍內(nèi),該P(yáng)H值用所收集的鹽霧樣品測(cè)得。應(yīng)在25℃時(shí)進(jìn)行PH值測(cè)量,配制好的溶液需經(jīng)過(guò)濾后方可使用。
④試驗(yàn)樣板的制備、養(yǎng)護(hù)及預(yù)處理
除另有規(guī)定外,可按GB/T1765-79(89)《測(cè)定耐濕熱、耐鹽霧、耐候性(人工加速)的漆膜制備法》的規(guī)定制備和養(yǎng)護(hù)樣板,被測(cè)樣板的背面及周邊可用被測(cè)產(chǎn)品或比被測(cè)產(chǎn)品更耐腐蝕的涂層體系涂覆。如做劃線試驗(yàn)時(shí),可用一種具有碳化鎢刀尖的劃線工具與樣板表面接觸,劃出一條均勻的、劃穿底材上所有有機(jī)涂層的不帶毛刺的V字型切口的亮線。如需做劃穿金屬鍍層的試驗(yàn),其劃穿程度應(yīng)由生產(chǎn)廠與用戶(hù)之間商定。如果用戶(hù)需要,經(jīng)商定也可劃出幾條線(交叉線、平行線),劃線質(zhì)量可借助低倍放大鏡觀察。
⑤樣板的投試、試驗(yàn)及檢查
養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后的樣板留出一塊作標(biāo)準(zhǔn)板,其余3塊投入試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行曝露試驗(yàn)。樣板應(yīng)表面朝上放在樣板支架上,樣板之間及樣板與箱體之間均不允許接觸,且被測(cè)樣板不應(yīng)層疊放置,避免液滴從上層樣板濺落到下層樣板上影響試驗(yàn)結(jié)果。樣板在試板架上的排列應(yīng)以有規(guī)律的間隔時(shí)間改變,例如前排與中排及后排進(jìn)行交換。
鹽霧試驗(yàn)周期比較長(zhǎng),一般是幾佰小時(shí)、1000h、2000h和4000h,甚至更長(zhǎng)時(shí)間也有采用。試驗(yàn)時(shí)間可參照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)中規(guī)定每24h需檢查一次樣板,故試驗(yàn)時(shí)間一般為24h的倍數(shù)。但也可按美國(guó)ASTMD117-1997標(biāo)準(zhǔn)中推薦的曝露周期,即12,24,48,96,200,500,720h。
表2比較一些防腐蝕涂料產(chǎn)品所需要通過(guò)的耐鹽霧性的時(shí)間。
表2各種防腐蝕涂料耐鹽霧性試驗(yàn)時(shí)間要求比較
標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用 鹽霧試驗(yàn)時(shí)間,h 防腐蝕涂料 應(yīng)用
ISO 12944:1999 480 短期效 C5-M (海洋大氣)
720 中期效 和
1440 長(zhǎng)期效 C5-1 (工業(yè)大氣)
ISO20340:2003 1800(總循 長(zhǎng)期效 海洋平臺(tái)和結(jié)構(gòu)物
環(huán)老化試驗(yàn) C5-M(海洋大氣)
時(shí)間為4200
GB/T6746-1986 600 中期效 船用油艙涂料
GB/T6823-1986 600 中期效 船舶壓載艙涂料
GB/T9260-19868 200 短期效 船用水線涂料
GB/T9261-1988 200 短期效 船用甲板涂料
GB/T9262-1988 400(I型) 中期效 船用貨艙涂料
200(II型)
GB/T16168-1996 4000 長(zhǎng)期效 海洋大氣段結(jié)構(gòu)物
樣板的檢查及評(píng)定可按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。不劃線樣板的評(píng)定可參照GB/T1740-79《漆膜耐濕熱測(cè)定法》進(jìn)行,該標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了樣板的檢驗(yàn)項(xiàng)目如變色、起泡、生銹、脫落等及評(píng)級(jí)細(xì)則。檢查時(shí)一般采用目測(cè)法并借助透明材料制成的百分格進(jìn)行評(píng)判破壞程度及破壞面積,破壞程度分三個(gè)等級(jí),其中1級(jí)*好.3級(jí)*差;
劃線樣板的評(píng)定可參照ASTMD1654-92《涂裝了色漆或涂料的試樣經(jīng)受腐蝕環(huán)境后的評(píng)定》進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了樣板的檢驗(yàn)項(xiàng)目,如:腐蝕斑點(diǎn)、起泡、自劃線漫延的腐蝕或涂層的損失(破壞程度)等。破壞程度分(0-10)個(gè)等級(jí),其中10級(jí)*好,0級(jí)*差。
4.影響耐鹽霧試驗(yàn)結(jié)果的因素
(1)鹽霧箱及所有與鹽溶液或鹽霧接觸的部件都應(yīng)是惰性、不透氣的材料制成。否則部件的同步腐蝕將影響試板的檢驗(yàn)結(jié)果。
(2)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整噴霧塔的擋板角度,使噴嘴的噴射方向不會(huì)直接沖擊樣板。
(3)鹽霧箱的排空管應(yīng)有足夠的尺寸以降低箱內(nèi)回壓.排空管的末端也應(yīng)有遮擋,否則造成箱內(nèi)的壓力或真空的波動(dòng)。
(4)為霧化鹽溶液而供給噴嘴的壓縮空氣應(yīng)作無(wú)油及無(wú)塵處理,否則容易將噴嘴堵塞并直接影響試驗(yàn)結(jié)果。