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金属耐腐蚀性

发布时间:2017-12-29 11:06:13.0  点击:322次

  大气腐蚀试验

  为了测试金属涂漆层及转化膜在各种自然大气环境中的耐大气腐蚀性能,通常是将这些材料或组件(如金属、合金材料,或已覆盖各种膜层或镀层的试验样品)搁放在大气腐蚀试验场内,任由其风吹、日晒、雨淋。经过一段时间后,仔细观察其表面的锈蚀情况进行记录,或对其增、减重情况进行腐蚀速度的计算,最终得到这些材料在某段时间内的大气腐蚀结果报告,供科学研究或生产时参考。这种做法所得到的结果真实可靠,特别是试验时间越长,结果的可靠程度越高,也越有参考价值。但是,由于大多数金属在大气中的腐蚀速度都比较小,要准确地测量结果,则需要较长的试验时间,一般都是以年计算,较短的要3—5年,较长的要5一15年。因此作为指导生产或作为科研技术的判断,试验时间太长是不可行的。

  1. 大气条件分类

  按暴露场地所处地区的环境条件,可将大气条件分为工业性大气、海洋性大气、农村大气、城郊大气四类。

  (1)工业性大气。暴露场在工厂集中的工业区内,具有被工业性介质(如S02,H2S、NH3、煤灰等)污染较严重的大气条件。

  (2)海洋性大气。暴露场在靠近海边200m以内,容易受到海洋性盐雾污染的大气条件。

  (3)农村大气。暴露场在远离城市的乡村,空气洁净,基本上没有受工业性介质或海洋性盐雾污染的大气条件。

  (4)城郊大气。暴露场在城市边沿地区,有被工业性介质轻微污染的大气条件。

  2. 暴露方式

  根据产品测试的目的和要求,大气暴露试验的方式主要有以下几种:

  (1)敞开暴露。敞开暴露的试样直接放在室外的框架上。框架采用能够经受腐蚀的材料制成,试样在框架上面向南方,框架附近的植物高度不应大于0.2m。

  (2)遮挡暴露。遮挡暴露的试样在高度不小于3m的遮挡棚内放置。遮挡棚呈伞形棚顶,严格防止雨水渗漏,且能完全或部分遮蔽阳光直接照射在试样上。

  (3)封闭暴露。封闭暴露的试样置于百叶箱内,百叶箱要求防止大气沉降、阳光辐射和强风直吹,但应与来自箱外的空气保持流通。箱顶不允许渗漏,且有适当倾斜,有檐和雨水沟槽。百叶箱四周做成活动式,保证箱内外大气交换,但雨、雪不会进入箱内,百叶箱尺寸根据试样大小和数量而定,置于试验场的空地上,两百叶箱的间距应大于百叶箱高度的两倍。

  3. 大气暴露场的选择和要求

  按各类不同的大气条件,分为室外大气暴露场和室内大气暴露场两种,在选址时均有严格的要求,否则会影响评定结果。

  A. 室外大气暴露场的选择和要求

  (1)暴露场应设在完全敞开的地方,能充分受到大气(空气、日光、雨、露、雾、霜、雪等)的侵袭,周围的建筑物、树木和试样架应有一定的间隔距离,保证周围建筑物和树木等的阴影在任何时刻都不会投射到被测试样上。

  (2)除工业大气暴露场外,其他的大气暴露场附近不允许有烟囱、通风口以及产生大量CO2、SO2等气体和煤灰等污染源的建筑物。未符合规定的项目,应在试验记录卡上加以注明。

  (3)放置试样的金属架应涂覆防锈漆(环氧铁红底漆两层,醇酸铝粉漆两层),架子应离地面0.8~1.0m,面向南方,架面与水平方向成45º角。搁置试样用磁绝缘子。

  (4)设置在沿海地区的暴露场,为了防止台风吹倒试样架,对试样和试样架应采取有效的固定装置。

  (5)试样在大气暴露时,应收集或测定暴露场的各种气象资料,以便进行试验结果分析。内容包括:地区累年极限温度,温度出现频率统计表;月、日最高、最低、平均温度和相对湿度;雨量及雨日数、晴日数、露日数、雾日数和日照数。

  (6)大气暴露过程中,应根据暴露大气的类型,定期分析相应的大气中的有害介质。

  B. 室内大气暴露场的选择和要求

  室内暴露场一般分两种:通风良好的和阴暗潮湿的。

  (1)通风良好的条件。温度、湿度条件和室外阴、晴天相接近。但要保证室内每件试样均不受日晒、雨淋。这种暴露场的房屋结构应仿照放置气象仪器的百叶箱的形式和原理,即两边墙壁上多开百叶窗,同时,它的位置应与室外暴露场相邻。

  (2)阴暗、潮湿的条件。这种室内暴露场主要是考验涂层在地下室或山洞内的防护性能,因此该暴露场也应设在地下室或山洞内。由于地下室或山洞内的温度和湿度与室外的有差别,因而必须具有自动记录温度和湿度的气象仪器,定期统计记录数据。

  对于试样在室内暴露场中的悬挂方式无特殊要求,片状试样可垂直悬挂,外形复杂的试样可按次序放置在木制的试样架上。

  4. 试样的要求和暴露方法

  大气暴露试验用的试样,片状试样以规格为50mm×100mm×(1~2)mm的钢板(或其他金属板)作为基体,成品试样规格不限,但暴露时应将主要表面向上放置,并朝向南方,每件试样均应有不易消失的编号,可打上钢印或挂上字牌等。

  试样的暴露方法应满足以下要求:

  (1)试样一年四季均可进行暴露,但若同一批试样分别在不同地区的暴露场试验,则其投试时间应相同。

  (2)试验前应用专用记录卡片记录试样的编号、涂层结构、厚度、外观色泽等,编写试验纲要(包括试验目的、要求、检查周期等)。每种试样需留出1—3件,保存于干燥器中,供试验过程中的比较观察。

  (3)试样在暴露头3个月中,检查次数应频繁,如每月2~3次,应注意观察开始出现腐蚀点的时间,并记录在卡片上。3个月以后,检查次数可以适当减少,但是也应每月一次。一年后可以每3个月检查一次。

  (4)冬季暴露的试样,遇到下雪时,应及时除去试样表面的雪。

  (5)取试样时不得用手直接接触试样测试表面(片状试样可以接触边缘,夕、形不规则的试样只能接触其非主要表面),两件试样不得相互重叠、摩擦,以免造成机械损伤影响测试结果。

  5. 试验结果的定性评定

  试验结果的定性评定可用肉眼或放大镜(3~5倍)观察,也可使用一些简单的工具和设备。

  各种涂层或转化膜在大气中的腐蚀结果,均具有其独特的表现(如颜色、形状等),从这些腐蚀的产物及其变化发展,可判断涂层、转化膜及基体金属的腐蚀程度,从而确定其防护性能。

  涂层的定性检查和记录主要有以下5个方面。

  (1)涂层和基体金属腐蚀产物的颜色和形状见表4—3。

  (2)光泽。经大气暴露后涂层的光泽是指涂层呈膜状腐蚀时被氧化的程度。

  检查和评定时应与保存的同一原始试样相比较,按涂层光泽消失程度的不同分为:

  1)良好——无变化或变化不明显。

  2)微暗——光泽略有变化,但仍留有光泽。

  3)暗淡——颜色深暗,无光泽。

  (3)腐蚀率。腐蚀率是指涂层被穿透、直达基体金属的腐蚀点的比率,是评定阴极性涂层防护性能的主要内容,可按下列方式观察计算。

  用一透明的带方格(5mm×5mm)的有机玻璃板,覆盖在被测涂层(膜层)试样表面,数出涂层(膜层)表面的总方格数,以N表示,再数出有腐蚀点出现的方格数,以n表示,则腐蚀率为:

  腐蚀率=×100% (4—3)

  (4)开裂。计算开裂面积的百分比,与腐蚀率面积百分比的计算方法相同。

  (5)从定性评定结果确定腐蚀等级。以定性评定结果确定涂层腐蚀等级,一般分为5个等级。

  1)1级:涂层(膜层)表面无变化,或仅光泽微暗者。

  2)2级:涂层(膜层)出现腐蚀点或膜状氧化物,或光泽暗淡,但无基体金属腐蚀点者。

  3)3级:出现基体金属腐蚀点,但少于总面积的10%。

  4)4级:基体金属腐蚀点面积小于总面积的30%,或涂层开裂面积达到同样程度者。

  5)5级:基体金属腐蚀点面积超过表面积的30%,或涂层开裂程度达到同样程度者。

  达到5级的涂层,已被严重腐蚀,可以终止试验。

  6. 试验结果的定量评定

  大气暴露试验的定量评定,主要采用称重法,即测量单位时间内的涂层腐蚀失重,并求出其腐蚀速度。

  定量评定的试样,在试验前应按要求称得其质量,经一段时间暴露试验后取下试样,采用表4—4规定的溶液浸渍,除去腐蚀产物,然后干燥称重,根据两次称得的质量,按式4—4计算失重。

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