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盐雾试验箱的盐雾腐蚀原理
盐雾试验箱是采用盐雾腐蚀的方式来检测被测样品的分别耐腐蚀的可靠性,盐雾是指大气中由含盐微小液滴所构成的弥散系统,是人工环境三防系列中的一种,很多企业产品需模拟海洋周边气候对产品造成的破坏性,所以盐雾试验箱应运而行。
自然界的盐雾是强电解质,其中NaCl占电解质的77.8%,电导很大,能加速电极反应使阳极活化,加速腐蚀。
盐雾对产品的腐蚀是以电化学方式进行的,其原理是基于原电池腐蚀,腐蚀过程如下:阳极过程腐蚀电池中电位较负的金属为阳极,发生氧化反应。金属的阳极溶解过程至少由以下几个连续步骤组成:
1)金属原子离开晶格转变为表面吸附原子:Me晶格→Me 吸附。
2)电位差导致金属氧化,其反应为Me→Men+→ne-。放出相等数量的电子。由此而形成的金属离子既可溶液到电解液中,也可以与侵袭介质中的成分发生反应后淀析于金属上。
3)阳极的过程可一直持续到它所生成的电子被阴极耗尽为止。阴极发生反应:O2+2H2O+4e→4OH-,在中性或碱性介质中被还原成羟基离子。羟基离子又可与金属离子发生反应,而在酸性介质中氢离子通过形成游离氢得到还原,氢则作为气体逸出。
4)在电解液中,氯化钠离解成为钠离子和氯离子,部分氯离子、金属离子和氢氧根离子反应生成金属腐蚀物:2nMe++2nCl+2nOH→nMeCl+nMe(OH).
盐雾试验箱的盐雾对金属材料的腐蚀,主要是导电的盐溶液渗入金属内部发生电化学反应,形成“低电位金属-电解质溶液-高电位杂质”微电池系统,发生电子转移,作为阳极的金属出现溶解,形成新的化合物即腐蚀物。金属保护层和有机材料保护层也同样,当作为电解质的盐溶液渗入内部后,便会形成以金属为电极和金属保护层或有机材料为另一电极的微电池。
盐雾腐蚀破坏过程中起主要作用的是氯离子。它具有很强的穿透本领,容易穿透金属氧化层进入金属内部,破坏金属的钝态。同时,氯离子具有很小的水合能,容易被吸附在金属表面,取代保护金属的氧化层中的氧,使金属受到破坏。
除了氯离子外,盐雾腐蚀机理还受溶解于盐溶液里(实质上是溶解在试样表面的盐液膜)氧的影响。氧能够引起金属表面的去极化过程,加速阳极金属溶解,由于盐雾试验过程中持续喷雾,不断沉降在试样表面上的盐液膜,使含氧量始终保持在接近饱和状态。腐蚀产物的形成,使渗入金属缺陷里的盐溶液的体积膨胀,因此增加了金属的内部应力,引起了应力腐蚀,导致保护层鼓起。
盐雾腐蚀的三要素是水、氧和离子。涂层是一种高聚物薄膜,能不同程度地阻缓上述三要素的通过而发挥腐作用。一般情况下,只要水中盐的浓度在0.4mol/L以上,钠与氯离子就可以穿过涂膜扩散,因此在喷盐雾的情况下,上述阳极和阴极反应是不能抑制的:离子透过漆膜比水和氧要慢得多,漆膜所含的羟基离解后使其带负电,因而会选择性地吸收阳离子透入漆膜,经研究证实,一般漆膜会大量吸收阳离子(如Na+)透入漆膜,而阴离子(如Cl-)则不易透入。离子透入漆膜的结果是使漆膜起泡、脱落。如果被同一种液体浸润的两种不同金属互相电接触,则阴极过程发生在较贵重的金属上,而阳极过程则发生在“较贱的材料”上。