船用电气电子产品盐雾试验方法研究

摘"要：本文讨论了船舶上电气电子产品在海洋环境中的耐腐蚀性测试，特别是中国船级社发布的GD0192024《电气电子产品型式认可试验指南》中规定的盐雾试验，指出海水中高盐分和潮湿气候对船用电气电子产品造成的腐蚀问题，强调了盐雾试验在评估产品耐腐蚀性方面的重要性。本文详细分析了两种盐雾试验方法：Ka和Kb，讨论了试验方法的细节，如盐溶液配置、试验箱温度设定、气源要求、样品摆放方式等，并指出了可能导致试验结果偏差的变量。最后，强调了严格控制试验过程的重要性，以确保试验结果的准确性和可靠性。

关键词：盐雾试验；船用电气电子产品；盐溶液配置；pH值；饱和桶温度

Abstract：This"paper"discusses"the"corrosion"resistance"testing"of"electrical"and"electronic"products"on"ships"in"the"marine"environment，with"a"focus"on"the"salt"spray"test"specified"in"the"GD0192024"\"Guidelines"for"Type"Approval"Tests"of"Electrical"and"Electronic"Products\""issued"by"the"China"Classification"Society.It"points"out"the"corrosion"issues"caused"by"the"high"salt"content"in"seawater"and"humid"climate"on"marine"electrical"and"electronic"products，emphasizing"the"importance"of"salt"spray"tests"in"evaluating"product"corrosion"resistance.The"paper"provides"a"detailed"analysis"of"two"salt"spray"test"methods：Ka"and"Kb，discussing"the"specifics"of"the"testing"procedures"such"as"salt"solution"preparation，test"chamber"temperature"settings，air"source"requirements，and"sample"placement，as"well"as"identifying"variables"that"may"lead"to"deviations"in"test"results.Finally，the"paper"emphasizes"the"importance"of"strictly"controlling"the"testing"process"to"ensure"the"accuracy"and"reliability"of"the"test"results.

Keywords：Salt"Spray"Test;Marine"Electrical"and"Electronic"Products;Salt"Solution"Preparation;pH"Value;Saturation"Drum"Temperature

船舶上的电气电子产品与陆地上的同类产品有着显著不同，因为它们必须适应海洋环境的挑战。海水中高盐分和潮湿的气候会产生大量氯离子，这些氯离子对导航设备、通信设备和雷达等船用电气电子产品会造成腐蚀，从而影响产品的性能，甚至导致产品失效。因此，通过盐雾试验来检验这些产品的耐腐蚀性是至关重要的。中国船级社最近发布了GD0192024《电气电子产品型式认可试验指南》（简称“新指南”）［1］。在进行中国船级社认证时，船舶企业需要遵循新指南中的规定进行型式试验。尽管新指南详细规定了盐雾试验的主要参数，但试验过程中对细节和变量的忽视可能会影响对产品抗腐蚀能力的准确评估。

一、不同类型电子产品试验方法的选择

在新指南1.3型式认可试验条款中规定E类产品即安装于“开敞甲板上”的产品需要进行盐雾试验，该指南区分了两种盐雾试验方法：盐雾试验Ka和盐雾试验Kb。盐雾试验Ka是一种持续的盐雾试验，在整个试验过程中，喷雾设备始终以固定的压力喷洒盐溶液，确保试验条件持续不变；而盐雾试验Kb则是一种结合了盐雾环境和湿热环境的交变试验，对比盐雾试验Ka，盐雾试验Kb除了盐雾条件，还引入了湿热条件，并根据要求的严酷程度进行周期变化。不同产品适用条款见表1。

二、试验方法的细节分析

盐雾试验根据使用试剂与方法不同主要有中性盐雾试验（NSS试验）、乙酸盐雾试验（AASS）、铜加速乙酸盐雾试验（CASS），其中中性盐雾试验（NSS试验）的定义是在受控环境条件下，将约5%的中性氯化钠溶液进行雾化的一种试验方法。本文讨论的盐雾试验Ka与盐雾试验Kb皆属于中性盐雾试验（NSS试验）。新指南盐雾试验Ka与盐雾试验Kb分别引用了国际电工委员会标准文献［2］与文献［3］。与这两份IEC标准相比，新指南中的试验条款较为简洁，特别是盐雾Kb试验，试验周期为28天，有些船企在将新产品送至船级社前会自行进行初步测试，但往往发现自行测试的结果与船级社委托的专业第三方实验室的试验结果不一致，需要整改与重新送检，这不仅浪费时间也增加成本。这种情况通常是由于未能妥善控制盐雾试验中的变量所致。接下来，本文将结合IEC标准内容，对新指南中这两种试验方法的试验条件进行详细分析，以探讨可能引起结果偏差的变量。

在进行盐雾试验时，需要遵循新指南中对样品预处理的要求。尽管新指南中盐雾试验Ka方法提到了清洁样品的必要性，却未提供具体的清洁步骤。正确的清洁方法应基于样品的材质、表面状况和污染物类型来选择，避免使用任何可能损害样品表面的磨料或溶剂。清洁后，必须采取措施防止样品再次受到污染，且应避免用手直接接触样品。若样品是从覆盖层工件上切割下来的，切割时需特别注意不损坏附近的覆盖层，并使用如涂料、石蜡或胶带等适当材料对切割区进行保护，防止腐蚀从切割伤口处向内蔓延，导致结果失真。对于盐雾试验Kb，尽管新指南未明确预处理步骤，但仍需清除可能影响测试结果的污渍，并决定是否去除临时保护层，如贴膜或胶带。

在盐雾试验中，盐溶液配置至关重要，新指南中简要规定了试验溶液为“质量百分比浓度为5%±1%的氯化钠（化学纯以上）溶液，盐溶液的pH值在温度为25℃±2℃时为6.5～7.2”，然而值得注意的是，IEC"60068211与IEC"60068252中对于制作盐溶液的水与pH值调整有更详细规定，需要满足在温度为25℃±2K时电导率不高于20μs/cm的蒸馏水或去离子水才能用于制作盐溶液试剂。电导率主要表示的是水的导电能力，通常用来表示水的纯净度［4］，电导率的高低与水的纯净度成反比，为制备符合电导率要求的试验用水，在实验室中最常见的是配备超纯水机（见图1），但长期使用超纯水机需要注意更换滤芯和纯水柱。配置的盐溶液浓度为50g/L±5g/L，喷雾后收集的溶液浓度也应为50g/L±5g/L，验证盐溶液的浓度可使用盐度计。由于在喷雾过程中，盐溶液的二氧化碳损失可能导致pH值的变化，因此测量pH值的盐溶液应是试验箱喷雾后沉降收集的溶液，IEC标准中指定采用电势测定法检查pH值，常用设备为pH计，根据测得的pH值的高低添加分析纯盐酸、氢氧化钠或碳酸氢钠溶液进行调整。需要注意的是，盐酸与氢氧化钠都具有毒性，应由专业人员或在他们的指导下操作，并且平时存储也需要按照实验室危险化学物品管理办法进行。

在进行盐雾试验时，箱内温度需要设定为35℃。为了降低喷雾过程中二氧化碳损失对pH值的影响，应当将溶液加热至35℃以上，或者使用刚煮沸后冷却的水来制备溶液，大多数盐雾试验箱都配备有饱和桶用于加热溶液，加热后的溶液再通过喷雾装置喷洒入箱体内，饱和桶的温度通常是可调节的，饱和桶温度的设置需要根据雾化压力来确定，在标准IEC"60068211：2021中给出了饱和桶中热水温度推荐值，见表2。

盐雾试验设备的气源应提供无污染的压缩空气，不能含有油水和灰尘等杂质，常见方案是气源如空气压缩机加上油水分离器、冷冻干燥机等干燥气体的设备，安排人员定期给气缸排水，气源到试验箱的通气管道也不宜过长，一是容易导致压力不足，二是为了输送高压气体，一般采用金属气管，太长的管道线路容易导致气体遇冷凝结水汽，如果因为场地原因需要铺设长管道，事先要选择合适功率的气源，盐雾箱这端也需要加装油水分离器等设备。气源提供的喷气压力应能满足箱体内盐雾沉降量的要求，盐雾试验箱一般配备2个或以上的收集漏斗，收集装置直径为100mm±2mm，收集面积为80cm2，盐雾试验箱运行24小时后查看收集溶液的沉降量，单个漏斗收集的溶液平均每小时应在1mL到2mL之间。通过调试进气压力满足沉降量要求后，再根据表2选择饱和桶加热温度值（见图2）。

试验时样品的摆放方式也不容忽视，对于盐雾试验Ka，根据表1可知只有安装于开敞甲板上的电机或变压器产品需要进行该项目试验，由于该类产品通常体积和质量较大，新指南的1.3条款允许使用金属部件进行试验。在进行金属零部件的盐雾试验时，样品需使受试面与垂直方向成30°，确保样品之间不相互接触，避免喷雾装置直接喷洒盐雾到样品上，这是为了盐溶液不积蓄在金属部件表面。而盐雾试验Kb要求使用整机进行试验，并且要按照使用状态放入盐雾箱内，以相同的状态进行盐雾与湿热存储，在每个贮存周期的第7天，应进行整机的功能试验。

根据新指南盐雾试验Kb要求进行4个喷雾周期。每个周期连续喷雾时间为2小时，随后是6天22小时的湿热贮存期。在喷雾阶段，除了样机摆放方式要按正常的使用状态摆放外，其他设置条件与盐雾试验Ka一致。喷雾阶段结束后，需要转换到湿热贮存阶段，这可以通过使用具备湿热功能的单台盐雾箱来实现，或者手动将样品从盐雾箱转移到另一台湿热试验箱。但需要注意的是，在手动转移的情况下，转移时间不能超过2小时，且该时间包含在湿热条件的6天22小时之内。湿热试验箱的试验用水也应在温度为25℃±2K时电导率不高于20μs/cm的蒸馏水或去离子水。

试验结束后，盐雾试验Ka与盐雾试验Kb对样品的处理方式存在不同之处。对于盐雾试验Ka有以下步骤：首先，需要用流动的水轻轻去除样品表面的盐类沉积物。其次，在蒸馏水（可以用超纯水机制造的纯净水代替）中漂洗，注意水温不应超过35℃。再次，将样品放置在正常的大气环境中，让其恢复1～2小时（盐雾试验Kb结束后则应将实验设备放置在正常大气条件下，让其恢复4～6小时，条件允许的话，可以将其放入大气箱中）。从次，立即进行绝缘电阻的测量和性能试验。最后，在暴露完成后，应检查样品，以确认其任何恶化或侵蚀（如果有的话）仅限于表面。

三、盐雾试验需要的设备及物料要求

通过阅读上文可知，在盐雾试验中，确保试验的准确性和可靠性不仅依赖于盐雾试验箱本身，还涉及一系列辅助设备的配合使用。制造试验用水需要超纯水机来确保水质达到试验标准，配置盐溶液浓度需要电子称和盐度计来调节浓度，调整盐溶液pH值需要pH计来实现，调整沉降量需要合适功率的气源，摆放样品时需要倾角仪确定样品摆放的角度。若进行交变试验，盐雾箱需要具备湿热试验功能，或者配备符合要求的湿热箱。在化学试剂方面，需要使用化学纯以上的氯化钠、分析纯盐酸、氢氧化钠或碳酸氢钠溶液，这些试剂的质量直接影响到试验结果的准确性。

为了保障试验设备的精度和可靠性，建议每年由有资质的计量单位或公司对设备进行计量校对。这样可以确保设备在长时间使用后仍然保持准确的测量结果。

四、结论

盐雾试验作为一种常用的腐蚀测试方法，通过模拟海洋环境中的盐雾条件，对电气电子产品材料的抗腐蚀性能进行评估。这种试验方法能够提供一种相对快速和简便的方式来预测产品在海洋环境中的耐久性。虽然它不能完全模拟实际使用条件下的所有腐蚀因素，但它仍然是一种有效的筛选工具，可以帮助制造商识别潜在的腐蚀问题，并采取相应的措施来改善产品的抗腐蚀性能。

然而，为了确保盐雾试验结果的准确性和可靠性，必须严格控制试验过程中的每一个环节。这包括确保试验设备的正常运行，选择合适的盐雾浓度和温度，以及正确处理和准备测试样品。只有在这些条件下，才能准确了解产品的实际性能，并据此进行有针对性的改进。

参考文献：

［1］GD0192024《电气电子产品型式认可试验指南》［Z］.2024.

［2］IEC"60068211"Environmental"testingPart"211：Test"methodsTestKa：Salt"mist［Z］.2021.

［3］IEC"60068252"Environmental"testing""Part"2：TestsTest"Kbsalt"mist，cyclic（sodium"chloride"solution）［Z］.2017.

［4］赵杰，张静.pH计和电导率仪的水分析解决方案分析［J］.电子世界，2016（1）：119121.

基金项目：由福建省产品质量检验研究院科技计划项目（KY202331A）资助

作者简介：叶俊杰（1992—"），男，汉族，福建漳州人，本科，中级职称，研究方向：环境可靠性。