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盐雾试验后样品的腐蚀面积百分比计算方法及标准

盐雾试验是评估材料及制品耐腐蚀性能的核心手段,而腐蚀面积百分比作为量化腐蚀程度的关键指标,其计算准确性直接影响试验结论的可靠性。本文聚焦盐雾试验后腐蚀面积的计算方法(二维图像、三维扫描、重量损失法)及相关标准(GB、ASTM、ISO),梳理关键步骤与注意事项,为实践操作提供专业指导。

腐蚀区域的界定原则

腐蚀区域的准确界定是计算的基础,需基于标准明确“腐蚀”的定义——通常指试验中材料表面因盐雾作用产生的锈迹、坑蚀、斑点等,需与自然氧化或预处理残留区分。如GB/T 10125-2012规定,腐蚀区域是“去除松散腐蚀产物后,基体表面的可见腐蚀痕迹”。

腐蚀产物的去除需遵循“非破坏性”原则:松散产物用软毛刷或压缩空气清除,顽固产物按标准选用特定溶液(如钢铁用GB/T 16545规定的硝酸溶液浸泡,时间≤5分钟)。未去除的松散产物会高估腐蚀面积,过度去除则损伤基体,需严格控制。

界定时机需试验结束后立即进行(ISO 9227:2017要求),避免腐蚀产物扩散或基体二次氧化。需长期放置的样品需密封于干燥器中,防止环境影响。

需区分“腐蚀区域”与“外观变化”:涂层样品的起泡﹑变色不属于腐蚀,仅当涂层破损并露出基体腐蚀时,才计入腐蚀面积(ASTM D1654明确此要求)。

计算前的基础准备

样品预处理需保持腐蚀状态不变:试验后用去离子水冲洗盐雾残留,50℃±5℃烘箱干燥1~2小时(GB/T 10125要求),避免腐蚀产物脱落或基体氧化。

工具选择需匹配样品:平板样品用高分辨率相机(≥1 200万像素)+图像软件(ImageJ);复杂形状用三维扫描仪(EinScan Pro);多孔材料用电子天平(精度≥0.1mg)。

暴露面积测量是关键基础:平板样品用游标卡尺测长、宽﹑厚度,计算暴露面积(正反面暴露时为 2×长×宽);复杂形状用三维扫描或排水法(GB/T 25993)测量总暴露面积,排除密封﹑遮蔽区域。

工具需提前校准:相机拍摄时放置1cm标尺,用于像素-实际尺寸校准;天平用标准砝码校准。

三维扫描仪用标准球校准精度。

二维图像法操作步骤

二维法适用于平板﹑简单形状样品,步骤如下︰第一步拍摄图像——样品固定于台面,相机垂直拍摄(夹角≤5°),光线均匀,包含标尺以校准。

第二步图像预处理——彩色图转灰度图(减少颜色干扰),用ImageJ的Threshold工具阈值分割,区分腐蚀区域与基体;用高斯平滑滤镜去除噪声。

第三步面积计算——统计腐蚀区域像素数﹐结合标尺校准的“每像素实际面积 ”(如1cm标尺对应100像素,则每像素=0.01cm²),计算腐蚀面积(腐蚀面积=像素数×每像素面积)。

第四步百分比计算——腐蚀面积百分比=(腐蚀面积/暴露面积  )×100%。例如暴露面积100cm²,腐蚀像素8 000,每像素0.001cm²,则腐蚀面积8cm²,百分比8%。

注意:拍摄倾斜需用透视变形工具校正;大尺寸样品分段拍摄后拼接,确保覆盖全部表面。

三维扫描法应用要点

三维法适用于复杂形状(齿轮﹑管件  )或深度腐蚀(坑蚀)样品﹐可准确测量腐蚀表面积︰第一步扫描准备——样品固定,清除灰尘,无遮挡。

第二步扫描操作——多角度(  360°旋转)扫描获取点云数据;凹陷区域用手持扫描仪或调整角度,确保数据完整。

第三步数据处理——用Geomagic软件将点云重建三维模型,测量总暴露面积﹔再圈选腐蚀区域,测量其表面积。

第四步百分比计算——与二维法一致。例如总暴露面积50cm²,腐蚀面积1.5cm²,百分比 3%。

注意:扫描分辨率≥0.1mm  (避免遗漏小坑蚀 );反光样品需喷哑光显影剂  (如3M扫描喷雾),防止数据缺失。

重量损失法转换逻辑

重量法适用于多孔﹑粉末样品,通过重量变化间接计算:第一步测重量——试验前称W1(精确至0.1mg),试验后去除腐蚀产物称W2。

第二步算重量损失——ΔW  =W1-W  2(腐蚀产物重量 )。第三步转换面积——假设均匀腐蚀,用公式ΔW=ρ×A×d(ρ材料密度,A腐蚀面积,d腐蚀深度),推导A=ΔW/(ρ×d)。

例如钢铁样品ρ=7.8g/cm³,ΔW  0.5g,腐蚀深度d  0 .00 1cm(0 .01mm),则A=0.5/(7.8×0.001)=64.1cm²;若总暴露面积500cm²,百分比 12.8%。

注意:仅适用于均匀腐蚀  ﹔腐蚀产物需彻底去除,否则ΔW偏小﹐导致面积低估。

相关标准的具体要求

GB/T 101 25-2012要求:去除松散腐蚀产物后,用目视﹑摄影或图像法测量﹔百分比保留两位有效数字。

ASTM B  117 -21规定:需用图像分析仪等仪器测量,避免主观判断﹔涂层样品仅基体腐蚀计入面积。

ISO 9 227 :2017强调:暴露面积需用可追溯方法(三维扫描﹑排水法)测量﹔未去除的松散产物不计入腐蚀面积。

GB/T 2423.17-2008针对电工产品:测量腐蚀斑点数量与面积,按“有效暴露面积”(正常使用时暴露的面积)计算百分比。

计算中的误差控制

腐蚀产物去除误差:严格按标准操作,去除后检查基体是否损伤﹔用去离子水冲洗,干燥后确认  

图像拍摄误差:相机垂直拍摄,标尺校准;大尺寸样品拼接,柔光箱减阴影。

软件处理误差:阈值选泽做3次重复性测试,取平均值;模糊区域结合目视调整。

暴露面积误差:复杂形状用三维扫描﹔平板样品测3次取平均﹔遮蔽区域标记排除。

特殊样品处理策略

复杂形状(齿轮﹑管件):优先三维扫描;无法扫描则拆解成简单部件,分别用二维法测量汇总。

多孔材料(烧结金属):重量法结合孔隙率计算——总表面积=表观面积×(1+孔隙率×k)(k取1.5~  2.0),再转腐蚀面积。

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