人工環境中的腐蝕試驗—鹽霧試驗(上)ISO 9227（第三版）

■ 葛曉敏 翻譯

■ 殷 駿 校對

前言

ISO(國際標準化組織)是國家標準化機構(ISO成員機構)的世界性聯合組織。制定國際標準的工作通常由ISO的技術委員會進行。如若對某項技術委員會確定的課題感興趣，每個成員機構均有權參加該委員會。與ISO相關的國際組織、政府組織、非政府組織也參與該工作。ISO與國際電工委員會(IEC)在電工技術標準化方面緊密合作。

國際標準根據ISO/IEC指示的第2部分中制定的條例編寫。

技術委員會的主要任務是制定國際標準。由技術委員會通過的國際標準草案將被分發給成員國機構進行投票。作為國際標準的出版物需經至少75%的成員機構投票批準。

需要注意的是這種文件的某些部分可以是專利權的問題。ISO對于某項或所有專利權的鑒定不應當承擔責任。

國際標準ISO 9227是由技術委員會ISO/TC 156(金屬和合金的腐蝕)制訂的。

第三版取消并取代了第二版(ISO 9227：2006)及其發布的修訂版。

引言

在耐鹽霧作用和在其他媒質中耐腐蝕性之間很少有直接的關系，因為影響腐蝕進展的幾項因素，如保護膜的形成，隨著所遇條件的不同而有很大變化。因此，測試結果不能被作為檢測被測金屬材料耐腐蝕性的直接指導。同樣，測試期間不同材料的性能不能作為這些材料在使用中耐腐蝕性的直接指導。

盡管如此，所述方法提供了檢測手段，用以檢測有或無腐蝕保護的金屬材料所具有的相對質量。

鹽霧試驗一般性適用于快速分析有機和無機涂層中不連續性、孔洞和損壞的腐蝕保護試驗。此外，出于質量控制的目的，可在涂覆有相同涂層的樣品之間進行比較。然而，作為對比試驗只在涂層性質類似的情況下，鹽霧試驗才適用。

由于測試期間的腐蝕應力明顯區別于實踐中所遭遇的腐蝕應力，通常鹽霧試驗所獲得的結果不可能作為不同涂層系統的長期屬性的對比指導。

人工環境中的腐蝕試驗——鹽霧試驗

1 范圍

本國際標準規定在中性鹽霧試驗(NSS)、醋酸鹽霧試驗(AASS)和銅加速醋酸鹽霧試驗(CASS)的使用裝置、試劑和操作程序，以評估有或無永久性或暫時性防腐蝕保護的金屬材料的耐腐蝕性。

該標準也描述了評估試驗箱環境的腐蝕性時所采用的方法。

該標準沒有具體說明試樣的尺寸、具體產品的曝露時間或對試驗結果的說明。這些細節被提供于適當的產品說明中。

鹽霧試驗尤其適用于檢測某個金屬、有機、陽極氧化物和轉換型涂層中的連續性，諸如孔隙和其他缺陷。

中性鹽霧試驗是其中pH值在6.5～7.2范圍內的5%氯化鈉溶液在可控環境下被霧化的試驗方法。其具體應用于：

※ 金屬及其合金；

※ 金屬涂層(陽極和陰極)；

※ 轉換型涂層；

※ 陽極氧化物涂層和金屬材料上的有機涂層。

醋酸鹽霧試驗是其中pH值在3.1～3.3范圍內的加入冰醋酸溶液的5%氯化鈉溶液在可控環境下被霧化的試驗方法。其特別適用于測試銅+鎳+鉻或者鎳+鉻的裝飾性涂層。其也適用于測試鋁上的陽極涂層。

銅加速醋酸鹽霧試驗是其中pH值在3.1～3.3范圍內的加入氯化銅和冰醋酸的5%氯化鈉溶液在可控環境下被霧化的試驗方法。其適用于測試銅+鎳+鉻或者鎳+鉻的裝飾性涂層。其也適用于測試鋁上的陽極涂層。

所述鹽霧方法都適用于檢驗有或無腐蝕保護的金屬材料所具有的相對質量。它們不能被用作評價不同材料彼此之間相對抗腐蝕性能的對比試驗。

2 引用文獻

以下所引用文件是本文件應用必不可少的內容。對于注明日期的引用文件，僅適用所引版本。對于未注明日期的引用文件，適用引用文件(包括所有的修正案)的最新版本。

ISO 1514，色漆和清漆——試驗用標準樣板

ISO 2808，色漆和清漆——薄膜厚度的測定

ISO 3574，商品級和沖壓級冷軋碳素鋼薄板

ISO 8407，金屬和合金的腐蝕——腐蝕試樣上腐蝕產物的清除

ISO 17872，色漆和清漆——在腐蝕試驗用金屬板涂層上劃痕標記的入門指南

3 試驗溶液

3.1 氯化鈉溶液的制備

將足夠量的氯化鈉溶解在蒸餾水或去離子水中，得到50 ±5g/L的濃度，水的導電率在25±2℃時不高于20μS/cm。所收集到的噴霧溶液的氯化鈉濃度應為50±5g/L。50±5g/L溶液的比重范圍在25℃時為1.029～1.036。

用原子吸收光譜法和另一種靈敏度相似的分析方法作測量時，氯化鈉中銅的質量分數應不小于0.001%，鎳的質量分數應不少于0.001%。按干鹽計算，含有的碘化鈉質量分數不超過0.1%，或總雜質的質量分數不超過0.5%。

注釋1：如果制備的溶液在25±2℃時pH值在6.0～7.0范圍之外，則調查在鹽和/或水中存在的不良雜質。

3.2 pH值的調節

3.2.1 鹽溶液的pH值

根據所收集到的噴霧溶液的pH值，調節鹽溶液的pH值到所需值。

3.2.2 NSS試驗

調節鹽溶液(3.1)的pH值，以使得在25±2℃下，試驗箱(4.2)內所收集的噴霧溶液的pH值在6.5～7.2之間。可利用電測量或采用精度0.3pH的精密pH試紙檢測pH值。通過加入鹽酸、氫氧化鈉溶液或分析級的碳酸氫鈉溶液來作必要的校正。

噴霧時會造成溶液中二氧化碳的流失，從而有可能引起pH值的變化。可通過減少溶液中二氧化碳的含量來避免。如在置入裝置前加熱溶液至35℃以上，或用剛煮沸的水配制溶液。

3.2.3 AASS試驗

將足量的冰醋酸溶液加入鹽溶液(3.1)以確保試驗箱(4.2)中收集的噴霧溶液樣品的pH值為3.1～3.2。如果最初制備溶液的pH值為3.0～3.1，則噴霧溶液的pH值可能在該規定的范圍內。在25±2℃溫度下用電測量檢測的方法來檢測pH值，或用精度0.1pH的精密pH試紙進行常規檢測。通過添加分析級的冰醋酸或氫氧化鈉來作必要的校正。

3.2.4 CASS試驗

在鹽溶液(3.1)中溶解足量的氯化銅(II)二水合物(CuCl2·2H2O)，使其濃度為0.26± 0.02g/L(相當于 0.205 ± 0.015g/L 的CuCl2)。

按3.2.3中描述的過程調整pH值。

3.3 過濾

如有必要，將溶液置入裝置的儲存器前先進行過濾，以除去任何可能堵塞噴霧裝置噴嘴的固體物質。

4 裝置

4.1 組件維護

與噴霧或試驗溶液接觸的所有組件應由噴霧溶液耐腐蝕的材料制成或該組件內襯有該腐蝕材料，并且，該材料不能影響噴霧試驗溶液的防腐蝕性。

4.2 噴霧試驗箱

機械攪拌的過程中，需連續攪拌，從投放原材料開始到最后的卸料，不得有中斷，連續攪拌的最短時間做了如下規定，其中自落式攪拌輸出量大于500L時，最短時間2min，小于等于500L時，最短時間1.5min；采用強制式攪拌時，攪拌量大于500L，最短時間1.5min，攪拌量小于等于500L時，最短時間1.0min。

試驗箱應滿足噴霧均一分布的條件。噴霧試驗箱上半部分的設計使其表面形成的噴霧液滴不會落到試驗樣品上。

噴霧試驗箱的規格和形狀應滿足下列要求，即該箱中溶液的收集速率在表2規定的范圍內，測量在8.3規定的范圍內。

出于環保，應優選具有避免霧氣被釋放出建筑物之外的適當處理試驗后的霧氣的技術和避免進入排水系統的吸水技術的裝置。

注釋2：附錄A中展示了一種可行性的鹽霧試驗箱設計示意圖。

4.3 加熱器和溫度控制

適宜的系統需在規定的溫度(見表2)范圍內維持噴霧試驗箱和其所含物。該溫度應在距離墻壁至少100mm處測量。

4.4 噴霧裝置

用于噴霧鹽溶液的裝置包含控制壓強和濕度的潔凈空氣供應器、裝噴霧溶液的存儲器和一個或多個霧化噴嘴。

供應給霧化器的壓縮空氣應先通過過濾器，以去除所有痕量的油或固體物質，并且霧化壓強應在70 ～170kPa的過壓范圍內。壓強應為98 ±10 kPa。

為了防止噴霧小滴的水分蒸發，空氣在進入霧化器前應通過溫度高于試驗箱溫度10℃的含有熱蒸餾水或去離子水的飽和塔進行加濕。適宜的溫度取決于所使用的壓強和噴霧器噴嘴的類型，并且應調節溫度使試驗箱中的噴霧收集速率和所收集噴霧的濃度保持在規定的范圍(見8.3)內。表1給出了不同壓強下，飽和塔內熱水溫度的指導值。應當自動維持水含量以確保足夠濕度。

霧化器應使用惰性材料制成。設置擋板可防止噴霧對試驗樣品的直接影響，使用可調節性擋板有助于使試驗箱內的噴霧均勻分布。為此，配有霧化器的分散塔也可能有用。整個試驗中，應自動維持鹽儲存器中的鹽溶液水平，以確保一致的噴霧供給。

表1 飽和塔內熱水溫度的定向指標

4.5 收集裝置

應提供至少兩個適宜的收集裝置，包括由化學惰性材料制成的漏斗，帶有刻度的圓底鋼瓶或其他類似容器。適宜的漏斗直徑為100mm，相當于約為80cm2的收集面積。該收集裝置應置于試驗樣品在噴霧試驗箱中所放置的區域內，一個靠近噴霧的入口，另一個則遠離入口。這樣以便僅收集噴霧，而不收集從樣品或從試驗箱部分流出的液體。

4.6 循環再利用

如果試驗箱一旦被用于AASS或CASS試驗，或者被用于使用與NSS試驗規定所不同的溶液的任何其他目的，則它將不能再被用于所述NSS試驗。

一旦被用于AASS或CASS試驗，幾乎不可能清洗試驗箱以使之可用于NSS試驗。然而，在這樣的情況下，裝置應該是被徹底清洗的，且根據第5項所描述的方法進行檢驗以確保特別是在整個噴霧過程中所收集的溶液pH值的正確。經此過程后，待測樣品被置于噴霧試驗箱中。

5 噴霧試驗箱腐蝕性的評價方法

5.1 概述

檢驗在不同實驗室中一件裝置或裝置的相似項目的試驗結果的可再現性和可重復性，必須如5.2～5.4中所述，定期驗證裝置。

注釋4：在裝置持續使用期間，裝置的兩次腐蝕性檢驗之間的合理間隔一般認為是3個月。

為確定試驗的腐蝕性，應當使用鋼制的參考金屬樣品。

作為鋼制的參考金屬樣品的補充，高純度鋅制的參考金屬樣品也可被用于試驗，依據附錄B所述，確定此金屬的腐蝕性。

5.2 NSS試驗

5.2.1 參考樣品

為了驗證裝置，使用4個或6個厚度為1±0.2mm、尺寸為150mm×70mm的CR4級鋼制參考樣品(根據ISO 3574)，其具有基本上無瑕疵的表面和亞光面漆(輪廓的算術平均偏差為Ra=0.8±0.3μm)。切割冷軋鋼板或鋼帶得到這些參考樣品。

進行試驗前應仔細清洗參考樣品。除6.2和6.3中給出的說明外，清潔過程中還應清除所有可能會影響試驗結果的痕量物質(污垢、油脂或其他異物)。

使用干凈的軟刷或超聲波清洗裝置，用適宜的有機溶劑(如沸點在60～120℃之間的烴)徹底清洗參考樣品。在盛滿溶劑的容器內進行清洗。清洗結束后，用新鮮的溶劑沖洗參考樣品，然后將它們干燥。

測定參考樣品的質量至±1mg。用可去除的涂層(如粘附性塑料膜)保護參考樣品的一個表面。通過粘附性膠帶可同樣保護參考試驗樣品的邊緣。

5.2.2 參考樣品的安置

將4個鋼板參考樣品放置在用于放置試驗樣品的試驗箱區域中的四象限內(如果使用6個樣品，放置在6個不同位置上，包括四象限在內)，將未涂保護層的一面向上，并與垂直面呈20? ± 5?角。

參考樣品的支架應由惰性材料(比如，塑料)制成或涂層。參考樣品的下邊緣應與鹽霧收集器的頂部處于同一水平面，試驗持續時間應為48h。

驗證過程中，用惰性材料(如塑料或玻璃)的模擬樣品填充噴霧試驗箱。

5.2.3 質量損耗的測定(質量/面積)

試驗的最后，立刻將參考樣品從試驗箱中取出并除去保護涂層。依據ISO 8407所描述的機械和化學的方法除去腐蝕產物。就化學清洗而言，使用質量分數為20%的檸檬酸二銨鹽[(NH4)2HC6H5O7](公認的分析級)于溫度為23℃清洗10min。

除去保護層后，在室溫下用水、然后用乙醇徹底清洗參考樣品，接著進行干燥。

稱重參考樣品，并精確到1mg。用測定參考樣品損耗除以參考樣品的暴露面積，從而可評估參考樣品每平方米的金屬質量損耗。

在每次清洗腐蝕產物時，建議使用新配制的溶液。

注釋5：可按照如ISO 8407中所描述的化學清洗腐蝕產物，再使用體積分數為50%的鹽酸溶液(ρ20=1.18 g/mL)(公認的分析級)清洗。后者還包含3.5g/L的六亞甲基四胺作為腐蝕抑制劑。

5.2.4 NSS裝置操作的檢驗

使用鋼制參考樣品進行操作48h，如果每個樣品的質量損耗為70±20g/m2，則該試驗裝置的操作是令人滿意的。

5.3 AASS試驗

5.3.1 參考樣品

為了驗證裝置，使用4個或6個厚1±0.2mm、尺寸為150mm×70mm的CR4級鋼制參考樣品(根據ISO 3574)，其具有基本上無瑕疵的表面和亞光面漆(輪廓的算術平均偏差為Ra= 0.8±0.3μm)。切割冷軋鋼板板或鋼帶得到這些參考樣品。

進行試驗前應仔細清洗參考樣品。除6.2和6.3中給出的說明外，清潔過程中還應當清洗所有可能會影響試驗結果的痕量物質(污垢、油脂或其他異物)。

使用干凈的軟刷或超聲波清洗裝置，用適宜的有機溶劑(如沸點在60℃～120℃之間的烴)徹底清洗參考樣品。在盛滿溶劑的容器內進行清洗。清洗結束后，用新鮮的溶劑沖洗參考樣品，然后將它們干燥。

測定參考樣品的質量至±1mg。用可去除的涂層(如粘附性塑料膜)保護參考樣品的一個表面。通過粘附性膠帶可同樣保護參考試驗樣品的邊緣。

5.3.2 參考樣品的安置

將4個鋼板參考樣品放置在用于放置試驗樣品的試驗箱區域中的四象限內(如果使用6個樣品，放置在6個不同位置上，包括四象限在內)，將未涂保護層的一面向上，并與垂直面呈20? ± 5?角。

參考樣品的支架應由惰性材料(如塑料)制成或涂層。參考樣品的下邊緣應與鹽霧收集器的頂部處于同一水平面，試驗持續時間應為24h。

驗證過程中，用惰性材料(如塑料或玻璃)的模擬樣品填充噴霧試驗箱。

5.3.3 質量損耗的測定(質量/面積)

試驗最后，立刻將參考樣品從噴霧試驗箱中取出并除去保護涂層。依據ISO 8407所描述的機械和化學的方法除去腐蝕產物。就化學清洗而言，使用質量分數為20%的檸檬酸二銨鹽[(NH4)2HC6H5O7](公認的分析級)于溫度為23℃清洗10min。

除去保護層后，在室溫下用水、然后用乙醇徹底清洗參考樣品，接著進行干燥。

稱重參考樣品精確到1mg。為評估參考樣品每平方米的金屬質量損耗，以參考樣品暴露區域的面積劃分來確定。

在每次清除腐蝕產物時，建議使用新制備的溶液。

注釋6：可按照如ISO 8407中所描述的化學清洗腐蝕產物，再使用體積分數為50%的鹽酸溶液(ρ20=1.18 g/mL)(公認的分析級)清洗。后者還包含3.5g/L的六亞甲基四胺作為腐蝕抑制劑。

5.3.4 AASS裝置操作的檢驗

使用鋼制參考樣品進行操作24h，如果每個樣品的質量損耗為40±10g/m2，則該試驗裝置的操作是令人滿意的。 (待續)