盐雾试验是评价金属材料及表面防护层耐腐蚀性能的核心手段之一,其结果的准确性直接依赖样品预处理的规范性——尤其是除锈工艺。锈层作为样品表面的“干扰层”,若未彻底清除或清除过度,均会改变基材或防护层的真实表面状态,导致试验数据偏离实际情况。因此,深入理解除锈工艺对盐雾试验结果的影响机制,是保障试验有效性的关键环节。
残留锈蚀对盐雾试验结果的干扰机制
金属表面的锈层(如氧化铁、氢氧化铁)本质是疏松多孔的结构,其孔隙中易残留空气中的水分、氯离子等腐蚀介质。在盐雾试验中,盐雾溶液会通过锈层孔隙渗透至基材表面,此时锈层不仅无法阻挡腐蚀介质,反而会成为“腐蚀介质储存库”——孔隙内的氯离子浓度远高于盐雾环境,加速基材的局部腐蚀。
例如,若钢铁样品表面残留少量红锈未清除,试验过程中红锈下方的基材会因氯离子的富集发生点蚀,且点蚀速度远快于无锈层的基材。这种情况下,试验得出的“腐蚀速率”实际上是“锈层加速腐蚀”的结果,而非材料本身的耐腐蚀性能。
此外,残留锈层会掩盖基材的真实表面状态。若样品原本存在微小裂纹或夹杂物,锈层会将这些缺陷覆盖,导致试验中缺陷处的腐蚀无法被准确观察,进而影响对材料缺陷敏感性的评价。
过度除锈对样品表面状态的破坏
过度除锈是另一种常见问题,其危害在于破坏基材或防护层的原始表面结构。以机械除锈为例,若用粗粒度砂纸(如80目)过度打磨,会在基材表面形成深度超过10μm的划痕——这些划痕会成为盐雾溶液的“聚集区”,腐蚀介质在此处的停留时间延长,导致局部腐蚀速率显著升高。
化学除锈的过度问题更隐蔽:若酸液浓度过高(如盐酸浓度超过20%)或浸泡时间过长(如超过30分钟),会导致基材表面发生“过腐蚀”,产生直径1-5μm的麻坑。这些麻坑在盐雾试验中会成为“腐蚀源”,即使基材本身耐腐蚀,麻坑处也会先出现点蚀,使试验结果呈现“假性腐蚀”。
对于带有表面防护层的样品(如镀锌层),过度除锈可能直接破坏防护层。例如,喷砂压力过大时,高速砂粒会击穿镀锌层,暴露下方的钢铁基材,导致试验中防护层的“失效面积”被误判,影响对防护层性能的评价。
化学除锈工艺参数的精准控制要点
化学除锈(如盐酸、硫酸除锈)的核心是控制“反应的选择性”——仅去除锈层而不损伤基材。这需要精准调节酸浓度、温度和时间三个参数:盐酸除锈时,浓度通常控制在10%-15%(质量分数),温度保持在20-30℃,时间根据锈层厚度调整为5-15分钟;硫酸除锈浓度则为5%-10%,温度可略高至40-50℃,时间缩短至3-10分钟。
缓蚀剂的添加是防止过腐蚀的关键。例如,在盐酸溶液中加入0.1%-0.5%的乌洛托品(六亚甲基四胺),其分子能吸附在基材表面形成保护膜,抑制酸液与基材的反应,同时不影响酸液与锈层的化学反应。试验表明,添加缓蚀剂后,基材的腐蚀速率可降低80%以上,且锈层清除率仍保持在95%以上。
化学除锈后的冲洗环节同样重要。需用流动的去离子水冲洗样品3-5分钟,彻底清除表面残留的酸液和锈渣——若酸液残留,其含有的氯离子会在盐雾试验中持续催化腐蚀,导致试验结果偏高。
机械除锈工艺的表面一致性控制
机械除锈(如打磨、喷砂)的关键是保证表面状态的一致性,避免因局部处理差异导致试验结果波动。以打磨工艺为例,应选择粒度一致的砂纸(如180-240目),并采用“循环同向打磨”方式,避免交叉划痕;打磨压力需保持均匀,以每分钟15-20次的频率轻压打磨,确保表面粗糙度Ra控制在0.8-1.6μm之间。
喷砂工艺的参数控制更严格:喷砂压力应设定为0.3-0.5MPa,砂粒选择粒径0.1-0.3mm的石英砂或氧化铝砂,喷砂距离保持在10-15cm,且喷枪与样品表面成45-60°角。这样既能清除锈层,又不会造成基材的塑性变形或过度粗糙。
机械除锈后的清理不可忽视。需用干净的脱脂棉蘸取无水乙醇或丙酮,沿同一方向擦拭样品表面,去除磨屑、砂粒等残留——这些残留颗粒若未清除,会在盐雾试验中成为“微电池”的阴极,加速周围基材的腐蚀,导致局部腐蚀加重。
除锈后表面状态的检验标准
除锈工艺的有效性需通过多维度检验确认。首先是目视检验:在自然光下观察样品表面,应无可见的锈迹、氧化皮或磨屑,若有残留锈迹需重新除锈。
其次是放大镜检验(10-20倍):检查表面是否有麻坑、划痕或塑性变形,麻坑直径超过0.5mm或划痕深度超过2μm时,需重新处理。
表面粗糙度的测量是量化检验的核心。使用粗糙度仪测量样品表面的Ra值,需满足试验标准的要求——例如,GB/T 10125-2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》中规定,金属基材的表面粗糙度Ra应不超过1.6μm。若Ra值过高,需用更细粒度的砂纸重新打磨。
离子残留检测是常被忽视的环节。将样品浸泡在去离子水中(液固比10:1),振荡10分钟后测量水溶液的电导率——若电导率超过10μS/cm,说明表面残留氯离子或酸根离子,需用去离子水重新冲洗至电导率低于5μS/cm。
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