盐雾腐蚀及其试验中需要注意的几个问题分析

闫凯,宋庆军，李秀娟，卢慧粉

（1.国家半导体及显示产品质量监督检验中心，山东济宁 272000； 2.鲁南煤化工研究院， 山东济宁 272000）

引言

环境试验是把产品暴露在自然的或人工的环境条件下（如高温、低温、高湿、盐雾等），以评价产品在实际使用、运输和贮存条件下的性能情况，分析研究环境因素的影响程度及其作用机理，是为了验证产品功能可靠性而进行的试验。盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层，与内部金属发生电化学反应引起的。同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成了可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面，对产品造成极坏的不良反应[1]。

盐雾腐蚀是一种常见的环境试验，最早可以追溯到1914年，源于美国国家标准局，在1939年中性盐雾试验标准ASTM 117基本形成。盐雾腐蚀相比真实的自然环境，腐蚀速度大大加快，不是真实环境的再现，有可能出现在真实环境条件下根本不会出现的腐蚀效应，具有一定的局限性，但目前没有别的方法去快速验证产品耐盐雾腐蚀的性能，盐雾试验仍是最好的验证方法[2-3]。

1 盐雾试验分类

按照盐雾实现的条件，盐雾试验分为天然暴露试验和人工加速模拟试验。天然暴露试验利用真实的大自然环境条件进行试验，优点是环境条件真实一致，缺点是环境条件不稳定，地域差别比较明显，试验的重复性、可现性差；人工模拟盐雾试验是利用具有一定容积的试验箱模拟盐雾环境，对产品的耐盐雾腐蚀性能进行考核，其盐雾环境中的氯化钠浓度，是自然环境盐雾含量的几倍或几十倍，腐蚀速度大大提高，得出结果的时间也大大缩短，而且试验的可现性比较好。人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验[4]。

中性盐雾试验是行业内出现最早、应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它采用 5% （质量比）的氯化钠盐溶液，溶液的 pH 值调在中性范围6.5～7 .2之间，试验温度均取 (35±2)℃ ，要求盐雾的沉降率在 1～2 ml/80cm2.h 之间；醋酸盐雾试验是在中性盐雾试验的基础上发展起来的，它是在 5%（质量比）浓度的氯化钠溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的 pH 值降为 3 左右，它的腐蚀速度要比中性盐雾试验快 3 倍左右；铜盐加速醋酸盐雾试验针对特殊镀层的产品，是国外新发展起来的一种快速腐蚀试验，它在盐溶液中加入少量铜盐（氯化铜），它利用铜盐与钢铁零件及镍镀层之间具有较大的电极电位差的特点，强烈诱发腐蚀，同时产品试验温度提高为50℃，可在较短的时间内得到结果。它的腐蚀速度大约是中性盐雾试验的 8 倍；交变盐雾试验是由中性盐雾试验和恒定湿热试验组成，它是将产品暴露在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换，通过潮湿环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在产品内部产生。

2 盐雾试验中需要注意的几个问题

2.1 试样预处理

试验前应清洗,一些可能会影响试验结果的杂质（如灰尘、油污），清洗时，不应使用可能侵蚀试样表面的研磨材料或溶剂，应使用适当的的有机溶剂和干净的软毛刷彻底清洗被测样品，清洗完毕后，用新溶剂冲洗试样，然后干燥。如果试样是从较大的带有涂层的的工件上切割下来的，不应损坏切割区附近的覆盖层。除非另有规定，必须采用适当的覆盖层，如油漆、石蜡或胶带等，对切割区进行保护。清洗后的样品，应避免再次被不经意的触摸而污染。

2.2 试样的放置

试样表面在试验箱中的放置角度是非常重要的，试样角度的变化会直接导致其在水平面上的投影面积发生变化，这样试样表面的沉降量就会发生变化，原则上，平板试样的被试表面朝上并与垂直方向保持20±5°的角；对于表面不规则的试件，可采取多种放置状态，务必使每个主要表面能同时接受盐雾的均匀腐蚀。

试样表面不能受到盐雾的直接喷射，试样不可相互接触，也不可接触到金属性导体以及其它支架外的物体；盐溶液禁止从一个试样上滴落到其它试样表面；试件如果有识别的标记等粘贴物，应尽量置于试样的下方。

试样的支架应由惰性非金属材料制成，如玻璃、塑料或有涂层的木制品。悬挂试样的材料不应使用金属材料，而应使用人造纤维或其它惰性绝缘材料。对于一个新的测试或总试验时间超过96h的测试，可允许被测试样移位，在此情况下，试样移位的次数和频率按照相关要求进行，但是需要在试验报告中进行说明。

2.3 盐溶液的pH值

以最常见的中性盐雾试验为例，在GB/T 2423.17中对试验用盐给出了明确要求，所用盐应当是高品质的氯化钠，干燥时，碘化钠含量不超过0.1%，杂质总含量不超过0.3%，目前配制盐溶液一般采用化学纯或分析纯的氯化钠。盐溶液的浓度为（5±1）%（质量比），温度为（35±2）℃时，溶液的pH值应在6.5～7.2之间，在保证氯化钠浓度的前提下，可以使用盐酸或者氢氧化钠调节溶液的pH值[5]。由图1可知，溶液pH值对金属腐蚀速率的影响有三种情况：腐蚀速率基本不受影响，见曲线I，如金、铂等；随pH值的增高，腐蚀速率先减小后增大，见曲线Ⅱ，如铝、铅等；随pH值的增高，腐蚀速率减小，见曲线Ⅲ，如铁、镉等。为了控制试验的参数，增强试验的重现性，通常选用中性盐雾试验，控制pH值在6.5～7.2之间，因为pH值范围越窄，试验的重现性越好[6-8]。

图1 腐蚀速度与溶液pH值的关系

图2 试验温度与腐蚀速度的关系

2.4 试验温度

研究表明在盐雾腐蚀试验中，产品试验温度与腐蚀速率存在着一定的联系，如图2所示。阿累尼乌斯定律指出温度每升高10℃，化学反应速度约增加2～3倍，即盐雾腐蚀速度加快。但随着温度的进一步升高，氧气在溶液中的浓度降低，不能满足电化学反应的需要，电化学反应速率放缓直接造成盐雾腐蚀速率下降。所以，目前中性盐雾试验一般把试验箱内温度控制在（35±2）℃，是比较合理的。

3 结语

盐雾试验是考核产品耐盐雾腐蚀能力的重要方法，包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验，其中中性盐雾试验应用最为广泛。盐雾试验中影响测试结果的因素很多，本文从试样的预处理、试样的放置角度、溶液pH值及试验温度四个方面进行了分析，并对其预防措施进行了探讨。虽然人工模拟盐雾试验与自然环境暴露的相符性不能确定，但它作为一种快速试验方法又具有一定的代表性，目前尚未有更好的试验方法代替它。随着人们对产品可靠性期望值的越来越高，盐雾试验将发挥着越来越重要的作用。

[1] 徐京辉，盐雾试验与设备应用基础[M].北京:国防工业出版社,1993.

[2] 唐廷甫，盐雾试验方法概述[J].环境技术，1983,(1):33-40.

[3] 陆家乐，孙立军，邱福来.大气盐雾与电子产品盐雾试验[J].电子产品可靠性与环境试验，2009,第27卷(4):23-25.

[4] 唐云峰，车汉生.常用盐雾标准及其相关结果评价[J].环境技术，2012,(6):54-57.

[5] GB/T 2423.17-2008/IEC 60068-2-11:1981，电子电工产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾[S].

[6] 曾凡辉，姜其斌，谢续江等.影响盐雾试验结果的因素分析[C]. 第三届国际防腐及防腐蚀涂料技术研讨会论文集，2005.

[7] 唐毅，宋爱民，盐雾试验条件对试验结果的影响[J].微电子学，2009,第39卷(2):289-292.

[8] 徐京辉，姚文勇，范风华.影响产品盐雾试验的因素及预防对策[J].环境技术，1997,(6):15-18.