腐蚀简介

什么是腐蚀？

腐蚀基础知识

腐蚀是一种电化学过程，使精炼金属恢复到其自然氧化状态。最常见和最普遍的例子是铁或钢生锈。腐蚀每年导致数十亿美元的基础设施和产品损坏。我们经常关注大气腐蚀，这种过程通常发生在室外金属表面的水膜中。水膜可能非常薄，肉眼无法看见。

腐蚀影响着广泛的材料和行业——实际上，任何在户外使用或暴露在自然环境中的金属产品都会受到腐蚀。其中包括油漆和涂料、添加剂和着色剂、建筑材料、一些裸露的金属、电子产品和一系列汽车零部件。

腐蚀力

腐蚀是一种化学过程，通常由三种环境力共同引起：水、氧气和离子。

水 相对湿度、降雨和露水（凝结）等形式的腐蚀是几乎所有腐蚀行为的基础。一般来说，户外材料潮湿的时间越长，腐蚀越严重。非常干燥的产品和组件不易腐蚀。此外，不同的相对湿度值会导致不同类型的腐蚀行为，尤其是当不同金属相互接触时。

吸氧 是腐蚀行为的关键驱动因素，因为它引发了许多腐蚀所必需的还原反应。当然，氧气在大气中随处可见，也溶于水。

离子的 种类尤其是氯化物和硫化物，在腐蚀中也起着重要作用。腐蚀的化学性质非常复杂，因为除了众所周知的简单氧化物（如红锈）外，还会形成各种腐蚀产物。这就是为什么酸性环境比中性 pH 值的大气更容易发生腐蚀的原因之一。此外，盐会在较低的相对湿度下“潮解”或形成液体溶液，这会增加材料的潮湿时间和腐蚀速率。

腐蚀类型

户外服务环境中可能发生各种不同类型的腐蚀。 其中包括：

• 自由腐蚀或 一般腐蚀，在材料表面上
• 电偶腐蚀两种不同的金属在液态水存在下接触时发生
• 缝隙腐蚀相对于附近区域，氧气供应有限的区域会发生局部腐蚀
• 点蚀，保护屏障失效时通常会形成的小孔
• 丝状腐蚀 or 膜下腐蚀，在涂层下面形成，并可能导致严重的脱层

防止腐蚀

有多种策略可用于减缓或阻止金属腐蚀。事实上，大多数在户外和 Q-FOG 循环腐蚀测试仪中进行的腐蚀测试都是为了评估这些预防策略的有效性。这些包括：

• 喷漆 – 有机涂层可能是最常见的防腐方法
• 钝化 – 薄氧化层在金属和大气之间形成屏障
• 转化涂层 – 在金属上形成保护性表面层的化学预处理
• 镀锌 – 在需要保护的基底金属上沉积或镀上第二种金属
• 结构设计 – 构造产品和组件以避免与几何形状相关的腐蚀效应，如裂缝

户外环境中水、氧气和离子的协同作用会导致材料腐蚀。如何确保您的产品在户外持久耐用？答案是：腐蚀测试。

如何进行腐蚀测试？

腐蚀测试有两种基本类型：自然户外测试和加速实验室测试。这两种测试类型是互补的，一起进行，构成完整的腐蚀测试程序。Q-Lab 可以帮助您确定最适合您的产品和材料的综合测试计划。

户外测试

自然户外腐蚀测试是确定产品在户外环境中的耐腐蚀性的绝佳方法。测试通常在海边进行，因为含盐海洋环境为评估腐蚀保护提供了最恶劣的条件。正如 ISO 腐蚀性类别评估工具 (ICCET) 所示，不同地理区域的大气腐蚀性差异很大，因此在非海洋环境中进行测试也很有价值。腐蚀测试也经常在汽车“试验场”进行，在那里，汽车和卡车在真实的服务和性能环境中使用。

自然户外腐蚀是了解材料户外耐久性的最准确方法，也是全面腐蚀测试计划的关键。户外腐蚀测试与风化测试一样，可以利用户外数据来验证或验证加速实验室测试的结果，换句话说，可以帮助您“测试测试”。

实验室加速测试

测试产品耐腐蚀性的最常见方法是在实验室测试室中进行。加速实验室腐蚀测试可以在受控的实验室环境中加速腐蚀力，从而更快地提供耐腐蚀性结果。有关摘要，请参阅我们的网络研讨会 现代腐蚀测试.

加速腐蚀测试快速、可重复且方便，非常适合质量控制、鉴定和研发。它是一种“定向决策工具”，可帮助您在以下方面做出更好的决策：

• 油漆或涂料中应包含或不应包含哪些成分
• 批量还是批次运送给客户
• 应从哪些钝化或电镀供应商处购买
• 应选择哪些加工制造参数

盐雾测试

有多种加速腐蚀测试方案可供测试，所有这些方案都可以通过选择合适的 Q-FOG 腐蚀测试仪型号来满足。这些测试中最简单、最古老的是连续盐雾测试。这些测试中最著名的是 ASTM B117 和 ISO 9227，它们将样品暴露在 35-50 °C 的中等高温下的盐雾中。这些测试没有任何循环润湿或干燥步骤，可以通过最经济的 Q-FOG 型号执行 - 固相萃取以及更先进的 CCT 和 CRH 测试仪。最常用的盐雾测试使用中性电解质溶液，通常是稀释的氯化钠 (NaCl)。盐雾测试可能会改用酸化盐溶液，对非常耐用的涂层进行更快、更严格的测试。

循环腐蚀

循环腐蚀测试 引入了额外的干燥和高湿度润湿步骤，以更好地模拟自然大气腐蚀。研究表明，循环测试的测试结果与室外测试的结果相似，无论是结构、形态还是相对腐蚀速率。最早的循环测试之一是 Prohesion 测试，它交替进行盐雾和干燥，并且可以通过所有 Q-FOG 测试仪执行。

其他循环测试（其中许多是由汽车组织和 OEM 开发的）引入了饱和湿度或润湿步骤，旨在在干燥步骤后快速重新启动腐蚀。这些测试可以由 Q‑FOG 相干焦距 模型，其中包括水蒸汽发生器，以及先进的 CRH 模型。

现代汽车腐蚀测试

近年来，腐蚀测试技术取得了长足进步，汽车 OEM 厂商渴望开发更真实、与实际使用性能更相关的测试。这些测试通常只有 Q-FOG CRH 测试仪，具有完全的相对湿度控制功能，包括转换。

现代汽车循环腐蚀测试的创新之一是用直接盐雾或淋浴代替盐雾。该技术可以更快地将溶液喷洒到测试样品上，并可大大减少测试所需的时间。

然而，现代腐蚀测试设备最重要的进步是引入了精确的相对湿度控制，包括不同测试条件之间的受控转换。以前的循环测试只能测试非常干燥或非常潮湿的条件，并且缺乏以一致的方式在这些步骤之间转换的能力。因此，这些测试没有测试在相对湿度的中间值下发生的大部分腐蚀行为，而室外材料实际上大部分时间都处于这种状态。Q-FOG CRH 中的空气预处理机通过向测试室提供凉爽、干燥的空气来实现这种控制。

为什么要进行腐蚀测试？

测试的理由

在 Q-Lab，我们经常会问“您的产品能在户外持久耐用吗？”，而答案是“不要猜测何时可以进行测试！”话虽如此，腐蚀测试的实际好处是什么呢？以下仅列举几个：

提高产品的耐用性

腐蚀测试已使许多重要产品的使用寿命大幅增加。以汽车涂料为例，腐蚀测试支持了相关开发，使产品寿命延长了 100% 以上。

节省材料成本

正确的材料选择对产品性能和您的利润有着至关重要的影响。如果您购买的原材料便宜 10%，而性能却不受影响，您能节省多少钱？在某些情况下，选择合适的防护涂层可以节省数十万美元，而腐蚀测试可以让您有信心做出正确的选择。

避免灾难性的现场故障

另一方面，如果您购买了便宜 10% 的原材料，但导致产品无法使用，您需要付出多大代价？诉讼和大规模保修索赔可能会严重损害公司的利润和声誉。测试有助于避免此类错误。

还有很多！

腐蚀测试可以帮助您满足客户要求、提高您的市场声誉、验证供应商声明、扩展您现有的产品线、进入新市场、超越竞争对手并领先于政府法规。

测试类型

重要的是要明白并非所有腐蚀测试类型都有相同的目标。在制定测试程序时，应清楚了解获得哪些知识至关重要。下面的测试矩阵显示了从最简单到最复杂的不同测试类别：

大多数腐蚀测试，至少在开始时，是 质量控制 测试 – 简短、明确的筛选测试，在固定的时间间隔内产生通过/失败结果。盐雾测试通常属于这一类，许多早期循环腐蚀测试也是如此。这与 合格 or 验证 测试，在测试中需要满足客户的规格才能获得认可。关联测试和预测测试需要户外数据，因此是更广泛测试程序的一部分。这些测试类型通常还需要更先进的测试协议，例如汽车 OEM 开发的受控 RH 循环。 相关的 测试使用室外数据作为实验室测试中“排序”样本的参考 - 换句话说，确定哪些最耐腐蚀，哪些最不耐腐蚀。 预测 测试根据实验室结果估计使用寿命，但高度依赖于材料、测试和故障模式，并且需要大量的户外测试数据。

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我们在 Q-Lab 收到的最常见问题是“加速腐蚀测试仪中运行多少小时对应（5、10、20）年？”

简短的回答是 实验室和加速腐蚀试验之间没有简单、普遍的关系问题不在于我们还没有开发出完美的腐蚀测试仪。无论你制造的腐蚀测试仪多么复杂或昂贵，你仍然找不到“神奇数字”。最大的问题是户外暴露情况固有的多变性和复杂性，包括地理位置、天气变化、服务环境、测试条件等等。

然而，综合腐蚀测试计划可以生成的排序数据是非常有价值的信息，可以告诉您很多有关产品耐久性的信息。在 Q-Lab，我们可以帮助您以最少的麻烦充分利用您的测试程序：这就是我们说我们让测试变得简单的原因。