第464篇:盐雾腐蚀机理(超详细)
(2021-03-19 17:21:23)分类: 结构设计积累 |
一、盐雾的定义:
盐雾是有大量的海盐并悬浮于地球表面附近的大气中的可见聚集小水滴构成的水汽现象,从大气云雾物理角度来看,盐雾是存在于大气中的盐核,呈湿润性颗粒状(直径2~40μm);
盐雾颗粒的直径一般较小,大多在2μm以下;盐雾颗粒的重量,通常在10 -11次方~10 -5
mg之间,主要是由氯化物、钠和硫酸盐离子构成;盐雾是一种气溶胶状态,具有易附着在物体表面而成为湿气膜或水膜的特性;
二、盐雾的形成:
1.理论一海水扰动论;海洋中海水激烈扰动,引起海浪相互撞击及海浪对海岸礁石拍击,产生大量泡沫,海底生物过程和化学过程产生气体,气泡向海面升腾、破裂,泡沫又被气流撕成细小液滴,它们随气流升入空中经过裂解、蒸发、混拼等复杂的演变过程而成为弥漫系统,形成大气盐核;这些盐核随着上升的气流可达到2000多米的高空,也可以随风飘到距离海岸许多公里以外的陆地;
2.理论二尘土飞扬论;内陆盐碱地区空气中的盐雾,是由地表含盐泥土灰尘被风刮起来,并被粉碎成尘埃粒子,飘入空中,随上升气流经过复杂的吸潮过程而形成干盐尘或盐雾;比如河北内陆地区测定的盐核量比山东沿海城市地区的盐核量还多,充分说明了内陆地区大气中仍存在盐核,但是由于空气干燥,不一定形成盐雾;
三、盐雾腐蚀机理:
盐雾中高浓度的(NaCl)迅速分解为Na+离子和活跃的Cl-离子与分子式很活跃的金属材料发生化学反应生成强酸性的金属盐,其中的金属离子与氧气接触后又还原生成较稳定的金属氧化物。氯离子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。
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。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。
四、盐雾腐蚀危害:
1.盐雾腐蚀会破坏金属保护层,使它失去装饰性,降低机械强度;
2.一些电子元器件和电器线路,由于腐蚀而造成电源线路中断,特别是在有振动的环境中,尤为严重;
3.当盐雾降落在绝缘体表面时,将使表面电阻降低;绝缘体吸收盐溶液后,它的体积电阻将降低四个数量级;
4.机械部件或运动部件的活动部位由于腐蚀物的产生,而增加摩擦力以至造成运动部件被卡死。
五、盐雾腐蚀的影响因素;
1.试验湿度;金属腐蚀的临界相对湿度大约为70%,当相对湿度达到或超过这个临界湿度时,盐将潮解而形成导电性能良好的电解液。当相对湿度降低,盐溶液浓度将增加,直至析出结晶盐,腐蚀速度相应降低。
2.试验温度;试验温度越高盐雾腐蚀速度越快。对于中性盐雾试验,大多数学者认为试验温度选在35较为恰当。如果试验温度过高,盐雾腐蚀机理与实际情况差别较大。温度每升高10,腐蚀速度提高2~3倍,电解质的导电率增加10~20%(参考标准IEC60355:1971);
3.盐溶液的浓度;盐溶液的浓度对腐蚀速度的影响与材料和覆盖层的种类有关。浓度在5%以下时钢、镍、黄铜的腐蚀速度随浓度的增加而增加。当浓度大于5%时,这些金属的腐蚀速度却随着浓度的增加而下降。
这种现象可以用盐溶液里的氧含量来解释,盐溶液里的氧含量与盐的浓度有关,在低浓度范围内,氧含量随盐浓度的增加而增加,但是,当盐浓度增加到5%时,氧含量达到相对的饱和,如果盐浓度继续增加,氧含量则相应下降。氧含量下降,氧的去极化能力也下降即腐蚀作用减弱。但对于锌、镉、铜等金属,腐蚀速度却始终随着盐溶液浓度的增加而增加。
4.样品的放置角度;盐雾的沉降方向是接近垂直方向的,样品水平放置时,它的投影面积最大,样品表面承受的盐雾量也多,因此腐蚀也严重。GB/T2423.17-93标准规定“平板状样品的放置方法,应该使受试面与垂直方向成30度角。”
5.盐溶液的pH值;pH值越低,溶液中氢离子浓度越高,酸性越强腐蚀性也越强。以Fe/Zn、Fe/Cd、Fe/Cu/Ni/Cr等电镀件的盐雾测试表明,盐溶液的pH值为3.0的醋酸盐雾测试(ASS)的腐蚀性比pH值为6.5~7.2的中性盐雾测试(NSS)严酷1.5~2.0倍。
6.盐雾颗粒大小;盐雾颗粒越细,所形成的表面积越大,被吸附的氧量越多,腐蚀性也越强。自然界中90%以上盐雾颗粒的直径为1微米以下。研究成果表明直径1微米的盐雾颗粒表面所吸附的氧量与颗粒内部溶解的氧量是相对平衡的。盐雾颗粒再小,所吸附的氧量也不再增加。
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