三家汽车企业中性盐雾试验标准的比较

张斌*，章岳，杨娇娥，陈小工

（神龙汽车有限公司技术中心，湖北 武汉 430056）

1914年，在美国材料试验学会(ASTM)的第17 届年会上，J.A.Capp 首次提出了中性盐雾试验方法，至今已历经百年。该方法的最初目的是用于鉴定各种电镀层的质量和保护性能，其试验方法是将样品放在盐水的细雾中进行试验，能够较快地鉴别出金属保护层的耐蚀性。

中性盐雾试验的第一个标准是ASTM B117–39J，于1939年由ASTM 公布实行，该试验方法最初应用于检验海洋环境下使用的涂层性能。随后，中性盐雾试验标准被引入到汽车行业，成为检验汽车产品的人工加速腐蚀试验之一，应用广泛。

本文以大众汽车(德系)、PSA 集团(法系)和日产汽车(日系)3 家汽车企业的中性盐雾试验标准为例，从盐溶液配制、盐雾试验参数、试验过程控制等方面进行了解读和比较，探讨了盐雾试验操作技术，并对国内汽车主机厂的中性盐雾试验给出了技术建议，希望能有所借鉴和帮助。

1 盐溶液的配制要求

表1为配制盐溶液时，3 家汽车企业对NaCl、水、pH等的要求。

1.1 盐中的杂质

金属的盐雾腐蚀属电化学腐蚀，盐中杂质的多少对盐雾试验结果有很大影响，如：NaI 过量时，无形中会增加金属间的电位差或使金属形成保护表面，从而影响金属腐蚀速率；Cu、Ni 离子具有加速腐蚀和干扰试验结果的作用，尤其是Ni 镀层、Cr 镀层，与实际条件下所得结果的对比性差，使中性盐雾试验的可靠性欠佳，因此必须严格控制Cu、Ni 杂质含量。

德国大众和法国PSA 的控制内容大致相当，只是杂质的总质量分数有所不同，二者之间的关系相当于分析纯NaCl 与优级纯NaCl 的差异。

日产标准的内容与现行的GB 1266–2006《化学试剂 氯化钠》大致相当，但GB 1266–2006 仅对碘化物有要求，对Cu、Ni 则无要求。

1.2 试验用水

日产标准对用水的要求极其严格，其用水标准相当于GB/T 6682–2008《分析实验室用水规格和试验方法》标准中的二级水。这与日产对NaCl 中杂质含量的要求较为宽松、需要严控水中的电导率有关。这种苛刻的试验用水条件将会大大增加使用日产标准的盐雾试验成本。

表1 3 家企业对盐溶液的配制要求Table 1 Requirements for preparation of sodium chloride solution stipulated in three companies’ standards

1.3 盐浓度

研究资料表明，盐溶液中NaCl 的质量分数为5%左右时，试样的腐蚀速率最快。这是因为，盐溶液中的氧含量与盐浓度有关。在低浓度时，氧含量随盐浓度增大而增大；当盐浓度增加到5%时，氧含量达到相对饱和；继续增大盐浓度，氧含量反而下降，氧的去极化能力也随之下降，即腐蚀作用减弱、腐蚀速率降低。

另外，地球上海水含盐量为1.0%～4.1%，5%的NaCl 溶液较接近海水的含盐浓度。因此，3 家企业标准都选用5%的盐浓度。

1.4 溶液密度

(1)法国PSA D17 1058 中的溶液密度是1.025～1.040 g/mL，该值与ISO 9227:1990 中的要求一致，但后者已被ISO 9227:2006 中的1.029～1.036 g/mL 替代。

通过以上比较，笔者认为，试验人员在执行PSA D17 1058–2008 的标准时，需要对溶液密度进行校正，使其与ISO 9227:2006 中的要求相一致。

(2)不能采用通过溶液密度推断溶液浓度的方法来配制(50 ± 5)g/L 的盐溶液，否则难以保证溶液浓度在要求范围内。

1.5 pH

(1)应该监测配制溶液的pH，还是监测收集溶液的pH？这个问题一直有争论，本文倾向于监测配制溶液pH，只要将存放在容器中的盐溶液封口、密闭，与空气隔绝接触即可。

影响配制溶液pH和收集溶液pH 的因素见表2，由于这些因素复杂和难以量化评估，实验人员对配制溶液pH 进行监测更有利于试验操作。

表2 配制溶液pH和收集溶液pH 的影响因素Table 2 Factors affecting the pHs of as-prepared and collected salt solutions

另外，ISO 9227:2006 指出，喷雾时溶液中CO2的损失可能导致pH 变化，可将溶液加热到35°C 以上时才放入盐雾箱中，或使用新鲜的沸水配制溶液来降低溶液中CO2的含量，以免pH 发生变化。

在配制溶液时，以上做法没有现实意义，既不利于实际操作，实际效果也难以评估。

(2)ISO 9227:2006 指出，如果(25 ± 2)°C 下配制溶液的pH 不在6.0～7.0 范围内，应检查盐和/或水中是否有不需要的杂质存在。

PSA标准要求在(23 ± 2)°C时配制溶液pH为6.0～7.5。这一范围是否恰当，尚需要通过大量试验去验证和推敲。

(3)在PSA 标准中，“不允许用分析纯HCl、NaOH调整配制溶液的pH，pH 不合格的溶液要直接倒掉”，此要求过于苛刻，也会造成很大的浪费。

长期的实践证明，只要调整配制溶液pH 在要求范围内，即可投入使用。

2 盐雾试验的工艺要求和控制要点

表3为3 家汽车企业对盐雾试验工艺条件的要求。

表3 3 家企业盐雾试验的操作要求Table 3 Operation specifications of salt spray test stipulated by three companies

2.1 盐雾箱容积

容积不应小于0.4 m3，若盐雾箱容积过小，则难以保证喷雾分布的均匀性，因此非常有必要对盐雾箱容积作出明确规定。

2.2 放置角度

在试验中，盐雾垂直沉降，主要腐蚀面几乎都发生在样板的迎雾面上。样板被试面与垂直方向之间的夹角越大，则样板在水平面上的投影面积就会越大，样板表面盐雾沉降量也会随之增加，使腐蚀速率加快。

样板被试面与垂直方向之间成20° ± 5°角较为合理。如果标准中允许的角度范围过宽，则不利于试验的重现性，试验结果也会有很大的差别。

2.3 喷雾压力

(1)喷雾压力与盐雾沉降量直接相关。喷雾压力过高会使盐雾沉降量增大，但使箱内产生正压力，造成气流过分湍动，不利于盐雾颗粒均匀分布；喷雾压力过低则空气引射效果差，易产生盐雾颗粒粗大、沉降量偏低的现象。减小喷雾压力波动区间，有利于提高盐雾试验的重现性。

(2)由于盐雾试验是模拟大气环境，为尽可能地客观真实，盐雾箱都装有一个平衡压力口，以尽量保持箱内压力和外界大气压力相等。在物理意义上，1 atm=760 mmHg=101.325 kPa，相当于在标准大气条件下海平面的大气压。1 at(工程大气压)=735 mmHg=98.07 kPa，相当于海拔200 m 处的正常大气压。日产标准中提出了一个喷雾压力的最佳控制区间，试验人员可在实际操作中予以采纳。

2.4 盐雾沉降量

盐雾沉降量是指单位时间内单位面积上沉降的盐雾量。其直接受盐雾总量的影响，盐雾总量越高，则沉降量越大。通常每80 cm2的沉降量应控制在1.0～2.0 mL/h。在此范围内，腐蚀速率稳定，试验结果的重现性好。

2.5 箱内温度

3种标准选定的都是(35 ± 2)°C，35°C 模拟了大多数国家夏季最高平均温度。同时，为尽量减少试验温度变化而造成的误差，将试验温度控制在设定值±2°C以内。

2.6 加湿饱和气室温度

2.6.1 盐雾箱温度

盐雾箱中有2 个温度需要控制，即箱内温度和加湿饱和气室温度。这2 个温度的控制既相互关联，又相互独立。箱内温度设定为35°C时，若加湿饱和气室温度仍设定为35°C，则喷雾时因管道热损失和盐雾温度小于35°C，箱内温度均匀性会变差。因此，箱内温度应以35°C为基准，实际测温偏低或偏高时，应相应地提高或降低加湿饱和气室温度。

2.6.2 饱和塔中热水温度

ISO 9227:2006 中给出了不同喷雾压力下饱和塔中热水温度的指导值，具体见表4。

表4 不同喷雾压力下饱和塔中热水温度的指导值Table 4 Reference values of temperature in saturated hot water tower under different spraying pressures

喷雾时由于压缩空气在喷嘴口突然膨胀，该处压缩空气温度会下降，从而使刚形成的盐雾温度降低。因此，适当的加湿饱和气室温度应根据上表中的喷雾压力以及喷嘴类型灵活调整。

3 对国内汽车主机厂开展中性盐雾试验的建议

3.1 现状

进入21世纪以来，在中性盐雾标准的试验内容、技术参数和技术要求上，外资汽车企业开始向ISO 标准对标、看齐，如：德国大众汽车EN ISO 9227:2006就等效采用了ISO 9227:2006 标准、美国通用汽车也直接采用ISO 9227:2006 标准。但还有一部分外资企业依旧在制定和执行企业标准，这些企业标准在细节上还有不够严谨和规范之处，也是客观存在的事实。

以法国PSA D17 1058–2008为例，试验用水和盐溶液的控温范围不一致，前者为(20 ± 2)°C，后者为(23 ± 2)°C，导致试验中的操作过程脱离实际。而ISO 9227:2006 要求试验用水、制备盐溶液和收集盐溶液的温度均为(25 ± 2)°C。

3.2 与ISO 9227:2006 相关的最新动态

新版国标 GB/T 10125–2012等同采用 ISO 9227:2006，于2013年10月1日起开始实施。与旧版GB/T 10125–1997 相比，其主要变化如下：

(1)修改了氯化钠溶液浓度，并对溶液的pH 调整方法做了更详细的规定。

(2)修改盐雾箱的容积不小于0.4 m3。

(3)修改了试样的放置要求。

(4)增加了试验条件的新要求。

(5)增加了试验后试样处理的方法。

新版在内容上的更新和修订，使整个盐雾试验过程更加严谨，有利于提高试验重现性。

3.3 技术建议

建议国内汽车主机厂可以直接执行ISO 9227:2006标准，没有必要亦步亦趋、完全照搬国外汽车企业标准来执行。这是因为：

(1)从某种意义上讲，控制盐雾试验过程比关注试验结果更重要，因此，严谨选择盐雾试验参数显得尤为重要。ISO 标准的编制比外资汽车企业标准更加严谨和规范，对国内汽车企业而言，也会更加实用和高效。

(2)由于不能对用不同标准进行的盐雾试验结果进行比较，国内汽车主机厂统一采用ISO 9227:2006 标准，有利于和汽车零部件供应商、第三方实验机构开展对标、配套和协作等工作，也有利于试验设备的采购和配套。

(3)ISO 9227:2006 作为一种全球性的、基础性的人工加速腐蚀试验标准，采用它更加符合经济全球化的趋势，有利于汽车企业的产品质量获得更加广泛的认同。

4 结语

严格控制盐雾试验过程是提高试验重现性的关键。另外，由于不同标准进行的盐雾试验结果不能进行比较，为便于和零部件供应商、第三方实验机构开展配套、协作，建议国内汽车主机厂优先采用ISO 9227:2006。