循环腐蚀试验腐蚀量影响因素分析

赵晓宏，李玮，车汉生

（1.杭州库德表面处理技术有限公司，浙江杭州 311215；2.通标标准技术服务（上海）有限公司，上海 201302；3.威凯检测技术有限公司，广东广州 510000）

1 试验

1.1 腐蚀量试验

1.1.1 试验设备及流程

试验设备：英国Ascott循环腐蚀试验箱，规格为CC2000ip。

试验溶液：氯化钠溶液，质量浓度为（50±5）g/L；pH 6.5～7.2。

试验步骤：中性盐雾→标准气候［温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%）］→高温高湿［温度（40±2）℃，相对湿度（100±5）%）］。每个步骤转换时间为30～60 min，高湿阶段用冷凝水做到相对温度接近100%。

试验时间：168 h。

腐蚀标准板：SAE J 2329 CR1E 冷轧钢板，规格：50.8 mm×25.4 mm×3.18 mm。

每箱设置6个检测点，每个检测点布置4块标准板。如图1所示，A、B、C、D、E、F分别为标准钢板在循环腐蚀箱内的位置。

图1 钢板放置位置示意图Figure 1 Schematic diagram of steel plate placement positions

1.1.2 试验参数设计

试验变量为三因素两位级：

因素A（盐雾温度），A1 ：（35±2）℃，A2 ：（50±2）℃ ；

因素B（盐雾时间），B1：4 h，B2：6 h；

因素C（盐雾沉降率），C1：（1～2）mL/（80 cm2·h），C2：（4～6）mL/（80 cm2·h）。

盐雾时间4 h时，标准气候阶段为4 h，高温高湿阶段为16 h；盐雾时间6 h时，标准气候阶段为2 h，高温高湿阶段为16 h。三因素两位级正交试验表见表1。

表1 L4（23）正交试验表Table 1 The table of L4（23）DOE test

1.2 腐蚀量测试

腐蚀量测试有化学法和物理法两种，化学法按除锈剂种类分为盐酸法和柠檬酸氢二胺法两类；物理法为采用喷砂工艺除去标准板表面腐蚀产物的方法。

（1） 盐酸法［1］

23℃下，在50%（体积分数）盐酸溶液中加入3.5 g/L的六次甲基四胺缓蚀剂，浸泡标准板至腐蚀产物退除。然后在室温下用流动去离子水清洗试板，再用乙醇或丙酮清洗，干燥后称重。

（2） 柠檬酸氢二胺法［1］

23℃下，在20%（质量分数）柠檬酸氢二胺（分析纯）水溶液中浸泡标准板至腐蚀产物退除。然后在室温下用流动去离子水清洗试板，再用乙醇或丙酮清洗，干燥后称重。

（3） 喷砂法［2］

在（80±10）psi气压下使用直径为0.125 mm石英砂对标准板表面进行喷砂处理，直至腐蚀产物完全去除。然后在室温下用流动去离子水清洗试板，再用乙醇或丙酮清洗，干燥后称重。

2 结果及分析

2.1 试验结果

按照上述试验方法进行腐蚀量试验及测试，将数据进行格鲁布斯离群值分析［3］，试验结果见表2。

2.2 试验分析

标准板经腐蚀168 h后，发现其表面大面积覆盖疏松的红色腐蚀产物，为缩短除锈时间，应用化学法前可先刮掉标准板表面的疏松腐蚀层。

2.2.1 不同除锈方法对比

对于同一测试对象，采用3种不同方法测试腐蚀量结果见图2。

表2 正交试验测试结果Table 2 Test results of DOE test

图2 不同除锈法腐蚀量对比Figure 2 Comparison of corrosion quantity by different rust removal methods

由图2可见，盐酸法与喷砂法腐蚀量相接近，柠檬酸氢二胺法除锈1 h后钢板标识处仍可见残锈，除锈不彻底，腐蚀量明显低于前两者。图2c显示，柠檬酸氢二胺法除锈3 h后，方可彻底去除腐蚀产物且腐蚀量高于盐酸法和喷砂法测定结果，但存在一定程度的基材过腐蚀风险。根据以上结果分析，盐酸法除锈耗时短，操作简单；喷砂法耗时短，但同时容易去除基材，需一定操作经验；柠檬酸氢二胺法除锈耗时长，实际操作有一定困难，故推荐盐酸法和喷砂法作为腐蚀试验腐蚀量检测方法。

2.2.2 正交试验分析

应用极差法分析盐酸除锈法腐蚀量数据，结果见表3。

表3 正交试验数据分析Table 3 Analysis of DOE test data

由表3可知，Dδ＞Dt≈DT可知，在168 h循环腐蚀试验周期内，盐雾沉降率对腐蚀量的影响最大，盐雾温度和时间的影响相对较小。

盐雾温度采用35℃和50℃两位级，正交分析 IIT（50℃）＞IT（35℃），即盐雾温度与腐蚀量正相关。盐雾时间采用4 h和6 h两位级，正交分析 IIt（4 h）＞It（6 h），即盐雾时间与腐蚀量正相关。盐雾沉降率采用1.5 mL/（80 cm2·h）和5 mL/（80 cm2·h）两位级，正交分析IIδ［5 mL/（80 cm2·h）］＜Iδ［1.5 mL/（80 cm2·h）］，即盐雾沉降率与腐蚀量负相关。

3 结语

（1） 在168 h循环腐蚀试验周期内，盐雾沉降率对腐蚀量的影响最大，盐雾温度和时间的影响相对较小。

（2） 在168 h循环腐蚀试验周期内，盐雾温度与腐蚀量正相关；盐雾时间与腐蚀量正相关；盐雾沉降率与腐蚀量负相关。

（3） 推荐盐酸法和喷砂法作为腐蚀试验腐蚀量的检测方法。

［1］GB/T 10125—2012 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验［S］.

［2］GMW 14872—2013 循环交变腐蚀试验方法［S］.

［3］赵辉，邵素华，谢东坡.分析数据中离群值的处理方法［J］.周口师范学院学报，2004，21（5）：45-51.