盐雾腐蚀试验是评价材料耐腐蚀性能的核心手段，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。样品表面粗糙度作为材料表面的关键几何特征，直接影响腐蚀介质的附着、扩散及电化学反应过程，但关于其对盐雾腐蚀速率的定量影响及机制仍需系统梳理。本文基于化学环境试验原理，从表面形貌与腐蚀界面作用入手，探讨表面粗糙度对盐雾腐蚀速率的具体影响及内在机制。

表面粗糙度的定义及表征方法

表面粗糙度是材料表面微观凹凸不平的程度，常用轮廓算术平均偏差（Ra）、轮廓最大高度（Rz）、均方根粗糙度（Rq）表征。Ra反映整体平整性，Rz侧重极端凹凸，Rq对尖峰/深谷更敏感。试验中需按GB/T 6062-2009标准测量，接触式轮廓仪（如泰勒霍普森Surtronic 25）适用于硬金属，非接触式激光显微镜（如KEYENCE VK-X200）适用于软质/易损表面。

不同参数对同一表面的评价差异显著，如Ra相同的表面，Rz可能因尖峰数量不同相差数倍。因此需结合加工方式（车削、抛光）选择参数组合，同时取样长度需覆盖主要加工纹理周期（如车削表面取2-3倍螺纹间距），避免局部误差。

盐雾腐蚀的基本机制

盐雾腐蚀是典型电化学过程，核心是金属在含氯离子的液膜中阳极溶解。中性盐雾试验用5%氯化钠溶液，雾化粒子直径1-10μm，在表面凝聚成10-100μm厚液膜。腐蚀分三阶段：液膜形成（盐雾聚集）、离子扩散（Cl⁻破坏钝化膜）、电化学反应（阳极溶解+阴极还原）。

腐蚀产物膜的致密性决定后续速率：致密膜阻碍离子扩散，减缓腐蚀；疏松膜形成“闭塞电池”，加速局部腐蚀（如点蚀）。盐雾腐蚀速率不仅与材料性能有关，还与表面状态、液膜特性及环境参数密切相关，其中粗糙度是最易控制的变量。

表面粗糙度对腐蚀介质附着的影响

根据Wenzel模型，亲水性材料（多数金属）粗糙度增加会减小接触角，促进盐雾附着。粗糙表面的凹谷可截留盐雾粒子，延长液膜停留时间：Ra=1.6μm的钢表面比Ra=0.2μm的表面多截留3-5倍盐雾，液膜厚度从20μm增至80μm。

液膜厚度适中（30-80μm）时，氧扩散速率最快，腐蚀速率最高。粗糙表面的凹谷处液膜连续，凸峰处易破裂，形成“局部连续液膜”：凹谷处Cl⁻浓度比凸峰高40%，腐蚀速率高2.1倍。但Ra>6.3μm时，凸峰刺破液膜形成离散液滴，附着效率反而下降。

表面粗糙度与腐蚀产物层的相互作用

粗糙表面的腐蚀先发生在凹谷（液膜厚、Cl⁻浓度高），产物沉积位置决定膜层性能：铝合金的Al(OH)₃产物致密，可填充凹谷减缓腐蚀；低碳钢的Fe₃O₄产物疏松，会截留介质加速“自催化”腐蚀。

Ra=0.8μm的钢表面产物层厚15μm（致密），72小时后腐蚀速率降为初始40%；Ra=3.2μm的表面产物层厚40μm（疏松），速率仅降为70%。凸峰处产物层薄易破裂，暴露新鲜表面引发新腐蚀，形成“凸峰破裂-暴露”循环，加速整体速率。

表面粗糙度对电化学腐蚀过程的调控

腐蚀电流密度（Icorr）与腐蚀速率成正比，粗糙度通过增加实际表面积和微观电池驱动力调控Icorr。Ra=3.2μm的铝表面实际表面积是Ra=0.2μm的1.8倍，活性位点增加使Icorr提高2.3倍。

粗糙表面的凹谷（阳极，电位低）与凸峰（阴极，电位高）形成50mV电位差（Ra=1.6μm），比Ra=0.2μm的表面高4倍，微观电池驱动力显著增强。同时，Ra从0.1μm增至6.3μm时，极化电阻（Rp）从8000Ω·cm²降至1500Ω·cm²，Icorr增加4倍。

不同粗糙度区间的腐蚀速率变化规律

粗糙度对腐蚀速率的影响分三区间：低粗糙度（Ra<0.8μm）时，表面平整，腐蚀速率随Ra增加缓慢（Ra从0.1增至0.8μm，速率增1.5倍）；中粗糙度（0.8≤Ra≤3.2μm）时，凹谷截留盐雾能力增强，速率快速上升（Ra从0.8增至3.2μm，速率增3倍）；高粗糙度（Ra>3.2μm）时，凸峰刺破液膜，速率增加趋缓（Ra从3.2增至6.3μm，速率增25%）。

材料差异导致区间不同：铝合金的中粗糙度区间为0.4-2.0μm（氧化膜薄），不锈钢为1.6-6.3μm（钝化膜致密）。

试验参数对粗糙度影响的叠加效应

盐雾浓度、温度、pH值会叠加放大粗糙度的影响：盐雾浓度从3%增至7%时，Ra=3.2μm的钢表面腐蚀速率是Ra=0.2μm的倍数从2.5增至4.0；温度从35℃升至45℃时，倍数从3.0增至5.0；pH值降至5.0（酸性）时，Ra>0.8μm的表面速率增幅达3倍（Ra<0.8μm仅2倍）。

叠加效应并非线性，需用正交试验（如L9(3⁴)）确定因素主次，确保试验结果的可靠性。

实际应用中的粗糙度控制策略

高耐腐蚀零件（如航空叶片）选低粗糙度（Ra<0.8μm），用电解抛光降低Ra至0.2μm，腐蚀速率从0.08mm/年降至0.02mm/年；中耐腐蚀零件（如汽车螺栓）选中粗糙度（0.8-3.2μm），用铣削控制Ra=1.6μm，平衡性能与成本；高粗糙度零件（如喷砂涂层基底）用磷化处理，形成致密磷酸盐膜，腐蚀速率从0.30mm/年降至0.10mm/年。

生产中需在线监测粗糙度（如激光传感器），将Ra控制在设计范围，如电子外壳铝合金零件控制Ra=0.4±0.1μm，盐雾通过率从85%升至98%。