防锈油盐雾试验方法及关键影响因素详解
一、 盐雾试验方法 (中性盐雾试验,NSS)
本标准主要参考国际标准 ISO 9227 和国内常用标准 GB/T 10125 中的中性盐雾试验(NSS)部分,适用于防锈油品质量的评定。
1. 试验原理: 将特定规格的金属试样经过预处理后,涂覆一层均匀的防锈油膜,置于密闭的盐雾试验箱中。在一定温度下,将含氯化钠的盐水通过压缩空气雾化,形成细密的盐雾并沉降在试样表面。通过持续喷洒,模拟苛刻的海洋或工业大气环境,加速评估防锈油膜的抗腐蚀性能。
2. 试验设备与试剂:
· 盐雾试验箱: 由箱体、加热系统、喷雾系统、饱和塔(空气加湿预热)、盐液贮槽等组成。箱内材质应耐腐蚀且不影响试验。
· 氯化钠(NaCl): 化学纯或以上级别。关键:必须使用蒸馏水或去离子水配制溶液。
· 试验用水: 必须使用蒸馏水或去离子水(电导率 ≤ 20 μS/cm @ 25°C ± 2°C)。
· pH 值调节: 配制好的盐溶液其pH值应调节至6.5~7.2(35°C收集液)。可用分析纯的盐酸或氢氧化钠溶液调节。
· 压缩空气: 应无油无尘,进入喷雾器前需经过滤和加湿(通过饱和塔),压力保持稳定。
3. 试验条件:
· 盐溶液浓度: (50 ± 5) g/L NaCl
· 收集液pH值: 6.5 ~ 7.2
· 箱内温度: (35 ± 2) °C
· 饱和塔温度: (47 ± 2) °C (旨在使湿空气进入箱体后膨胀至35°C时达到100%湿度)
· 盐雾沉降率: 在任意一个至少80cm²的收集区域内,每小时收集的溶液应为1.0 ~ 2.0 mL/h。
· 喷雾方式: 连续喷雾,或按产品规格要求的周期(如喷8h停16h)进行。
4. 试验步骤:
1. 试样制备: (详见下文“钢件表面预处理”)
2. 涂油: 将试样浸入或刷涂上待测防锈油,控制油膜厚度均匀(可根据标准要求控制涂油量,如mg/cm²)。沥干多余油份,确保形成一层均匀的薄油膜。
3. 悬挂放置: 将涂油后的试样以与垂直方向成 15° ~ 30° 角放置在试验箱内的试样架上。试样不得相互接触,也不得与其他金属物品接触,以免形成电偶腐蚀。液滴不得从一个试样滴落到另一个试样上。
4. 开始试验: 关闭箱盖,启动设备,达到设定条件后开始计时。
5. 中间检查: 在试验过程中,如需中间检查,应短暂打开箱盖并迅速取出试样,检查后试样应废弃,不得放回箱内继续试验,以免破坏箱内环境的稳定性。
6. 终点判定: 到达预定时间后(如24h, 48h, 72h, 96h, 240h等),取出试样。用柔软的毛刷或海绵在流水(自来水即可)下轻轻冲洗,去除表面的腐蚀产物和盐沉积,然后立即用吹风机(冷风或暖风)彻底吹干。
7. 结果评估: 检查试样表面腐蚀状况。评估标准通常包括:
· 出现白色腐蚀产物的时间。
· 出现红色锈蚀的时间。
· 腐蚀面积的百分比。
· 可参照 GB/T 6461 或 ASTM D610 等标准进行评级。
二、 关键影响因素及原因分析
1. 为什么不能使用自来水?——氯离子的干扰
核心原因:自来水中的额外氯离子和杂质会严重干扰试验结果的准确性和重复性。
· 氯离子(Cl⁻)是腐蚀的“元凶”: 盐雾试验的本质就是通过氯离子穿透防锈油膜,攻击金属基体引发腐蚀。自来水中通常含有额外的氯离子(作为消毒剂添加)以及钙、镁离子(水垢成分)等杂质。
· 导致结果失真:
· 加剧腐蚀: 使用自来水会无意中提高盐溶液的总氯离子浓度,导致腐蚀速度异常加快,使测试结果比真实情况更差,无法公平地评价防锈油的真实性能。
· 堵塞喷嘴: 自来水中的杂质会形成水垢,堵塞精密喷雾喷嘴和空气饱和塔,影响盐雾沉降率的稳定性,导致试验条件不达标。
· 破坏溶液稳定性: 杂质可能与盐溶液发生反应,改变其pH值,从而影响腐蚀机理。
· 结论: 必须使用成分纯净、可控的蒸馏水或去离子水来配制盐溶液,以确保每次试验的条件一致和结果可比。这是实验室间数据比对和产品质量控制的基础。
2. 钢件表面的预处理:为何必须彻底清洁并干燥?
测试样品的初始状态是整个试验的基准。任何表面污染都会导致灾难性的结果偏差。
· 为什么必须彻底清除切削液残留物?
· 破坏油膜附着力: 切削液、润滑液等残留物会在金属表面形成一层看不见的“屏障”。防锈油无法直接与金属表面充分接触和润湿,导致油膜附着力差,容易产生缝隙或过早脱落。
· 引入腐蚀促进剂: 许多切削液含有硫、氯等极压添加剂和乳化剂,它们本身具有腐蚀性,或会吸收水分,成为 under-film corrosion(膜下腐蚀)的起点。
· 导致假性失败: 试验中出现的腐蚀可能并非防锈油失效,而是由切削液残留物引发的,这会使好的防锈油得到错误的差评。
· 如何清理?
1. 溶剂清洗(推荐): 使用挥发性、无残留的有机溶剂,如石油醚(60-90°C馏程)、正己烷、异丙醇(IPA) 或专用金属清洗剂。用镊子夹取脱脂棉或无纺布蘸取溶剂,沿一个方向反复擦拭试样表面,直至最后一片棉布上看不见污渍为止。
2. 超声清洗(更佳): 将试样放入盛有上述溶剂的超声波清洗机中清洗5-10分钟,能更彻底地清除缝隙中的污染物。 注意: 避免使用手直接接触清理后的试样表面,以免汗渍污染。应佩戴洁净的手套或使用镊子操作。
· 为什么必须保持干燥?
· 水分陷阱: 任何微量的水汽如果被封闭在防锈油膜之下,都会立即成为腐蚀的源头。盐雾试验本就是高湿环境,这层水膜会成为氯离子的“高速公路”,直接导致试样在极短时间内产生锈蚀。
· 影响油膜形成: 水的存在会影响防锈油的铺展和成膜质量,可能导致油膜不均。
· 如何干燥?
· 清洗后的试样应立即用清洁、干燥的压缩空气或吹风机(冷风档) 彻底吹干。
· 亦可放入约 50°C ~ 60°C 的烘箱中短暂烘干(如5-10分钟),然后取出在干燥器中冷却至室温。
· 处理后应立即进行涂油操作,避免在空气中放置过久再次吸附湿气。
三、 进行防锈油盐雾试验时,必须像进行科学实验一样严格控制每一个变量:
1. 用水纯度是基础: 坚决使用蒸馏水或去离子水,杜绝自来水。
2. 表面清洁是关键: 试样表面必须无污、无锈、清洁,确保防锈油与基体金属直接接触。
3. 干燥是保障: 任何残留水分都会导致试验无效,必须在涂油前确保试样完全干燥。
只有严格遵守标准化的操作规程,排除一切可能干扰因素,得到的盐雾试验结果才具有可靠性、重复性和可比性,才能真实反映防锈油产品的防护性能。