腐蝕試驗的新發(fā)展：理論，方法和標(biāo)準(zhǔn)

眾所周知，金屬腐蝕試驗是非常有必要的。腐蝕是材料由于與周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而部分或全部分解的過程，其磨損過程決定了零件的使用壽命。無論該壽命是由給出可靠功能的時間長短還是由所需的外觀保持多長時間來定義的，有關(guān)腐蝕行為的信息對于在技術(shù)應(yīng)用中使用都是至關(guān)重要的。圖1給出了一般導(dǎo)致腐蝕，特別是導(dǎo)致金屬氧化的基本化學(xué)反應(yīng)。

圖1-不同腐蝕機制的概述。

僅包含金屬，水和氧氣的簡單模型的最重要擴展是不同類型的保護層，尤其是鈍化層，保護層和周圍大氣中的其他反應(yīng)物?？紤]到不同的情況是開發(fā)和評估腐蝕試驗的基礎(chǔ)。

最重要的腐蝕試驗將材料作為實際設(shè)備的組成部分(例如，車輛中的螺釘)暴露于該材料在使用中會遇到的最具代表性或最現(xiàn)實但最壞的環(huán)境(“現(xiàn)場測試”)。這種測試是實時的，因此至少需要花費零件使用壽命。此外，這些測試價格昂貴，難以標(biāo)準(zhǔn)化，并且僅提供有關(guān)所測試的非常特定的系統(tǒng)的信息(圖2)。

圖2-出于不同目的的腐蝕試驗。

標(biāo)準(zhǔn)化測試通常用于在定義的暴露和評估協(xié)議下測試組件。組件的最終用途可以在之前定義，然后相應(yīng)地調(diào)整測試過程(例如，汽車內(nèi)部/外部)。

標(biāo)準(zhǔn)化測試通常是加速測試，因此有可能在實際壽命的一小部分時間內(nèi)獲得有關(guān)腐蝕行為的信息。加速可能是由加劇的參數(shù)(溫度，濕度，腐蝕性物質(zhì)的濃度)引起的，或者僅是由永久性(或更頻繁地)暴露于在實際應(yīng)用中很少發(fā)生的腐蝕性條件引起的。通過加速，可以完全改變腐蝕機理，在使用這種測試結(jié)果時必須考慮到這一點?？梢杂胁煌潭鹊募铀?，從而導(dǎo)致或多或少的加速測試，或多或少具有與現(xiàn)實的可比性。最后，必須在單個測試的優(yōu)點之間找到折衷方案。

在簡單的加速腐蝕試驗(例如鹽霧試驗)中使用替代品的一個原因是，一種材料可以連續(xù)滿足不同的腐蝕條件，而這些腐蝕條件不能組合起來成為一個現(xiàn)實的永久性條件。這就是為什么循環(huán)氣候測試(例如 GM 9540P，VDA 621-415)最近作為經(jīng)典鹽霧測試的補充而變得越來越重要的原因。

圖3顯示了典型的循環(huán)氣候測試中的濕度和溫度曲線。升高和降低溫度和濕度的原因是由于冷凝而形成薄水膜。這種薄的水膜對氧氣具有很好的滲透性，從而為腐蝕的陰極反應(yīng)提供了理想的條件，如圖1所示。

圖3(a)根據(jù)VDA 621-415進行的氣候測試中的濕度和溫度特征曲線;(b)一天中腐蝕電流的典型曲線。

當(dāng)測量暴露在正常室外條件下的部件的腐蝕電流時，如圖3(b)所示，夜間凝結(jié)水后增加的腐蝕性如圖1所示。

在標(biāo)準(zhǔn)化測試或室外暴露設(shè)施中使用循環(huán)氣候條件的另一個原因可能是在正常條件下形成的特定腐蝕產(chǎn)物，而該腐蝕產(chǎn)物在加速測試中無法形成。

如圖1所示，材料的鈍化會在暴露于腐蝕性環(huán)境的初始階段后急劇改變腐蝕速率。眾所周知，具有較低標(biāo)準(zhǔn)電勢的金屬，例如鈦或鋁，由于在其表面上形成的薄而均勻的氧化物層，仍可以顯示出非常高貴的材料的電阻率?，F(xiàn)在，我們將電鍍鋅錳及其在腐蝕試驗中的行為視為這種現(xiàn)象的另一個例子。