CN117740660A - 一种盐雾试验用碱性溶液、配置方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种盐雾试验用碱性溶液、配置方法及其应用，该碱性溶液的配制方法为配制pH值为12.3～12.8的碱性溶液作为盐雾试验的试验溶液；本发明还公开了一种上述试验溶液的配制方法，以及应用该试验溶液进行耐碱性腐蚀检测和盐雾试验的应用。本发明在已有的各类盐雾试验基础上，提供耐碱性腐蚀的盐雾试验，试验稳定易操作，过程状态直观且便于监控。
Description
技术领域
本发明涉及金属耐碱性检测技术领域，具体为一种盐雾试验用碱性溶液、配置方法及其应用。
背景技术
工业建设项目腐蚀现象可见于国民经济的各行各业，受土壤、海水、大气等腐蚀介质影响，工业建设受到各种程度的腐蚀损坏。钢铁的腐蚀因环境而异，国内南方城市多以酸性腐蚀环境存在，在北方多以碱性腐蚀环境存在，而且北方地区多以工业建设及农牧养殖业为主，钢铁的使用量大，因此不得不考虑钢铁的耐碱性腐蚀保护。现有的GB/T 10125《人造气氛腐蚀实验盐雾试验》中没有提到在碱性环境下，钢铁的耐腐蚀检验方法，而中性盐雾试验以及乙酸盐雾试验和铜加速乙酸盐雾试验并不能很好的反应钢铁材料在碱性环境下的耐腐蚀情况。
现有的很多产业都需要对材料进行耐碱性腐蚀检测，现在北方地区大规模建设的集中式光伏电站项目、公路护栏立柱集中式农牧养殖业，常年暴露在碱性的自然或应用环境中，所以其主体构件及辅助构件长期经受碱性腐蚀，在腐蚀的过程中，构件的各方面性能会随之下降。因此构件原材料的耐蚀性能要求比较高，为达到相应标准，需对构件原材料进行各方面性能检测，其中就包括原材料的耐碱性腐蚀性能检测，因此金属材料及金属涂层材料在碱性环境中的耐蚀性检测是非常有必要的。
因此，如何解决上述问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种盐雾试验用碱性溶液的配置方法，其包括：
配制pH值为12.3～12.8的碱性溶液作为盐雾试验的试验溶液。
在某些实施方式中，所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法中，所述碱性溶液的配制步骤为：
步骤一、配制氯化钠溶液，在温度为25℃士2℃，电导率不高于20μS/cm的蒸熘水或去离子水中溶解氯化钠，配制成浓度为50g/L土5g/L的所述氯化钠溶液；
步骤二，向所述氯化钠溶液中加入氯化物，按照每升所述氯化钠溶液加入0.227g±0.015g氯化物，搅拌均匀得到混合溶液；
步骤三，加入碱性物质将所述混合溶液的pH值调节为12.3～12.8。
在某些实施方式中，所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法中，所述碱性物质为氢氧化钠、碳酸氢钠和/或氨水。
在某些实施方式中，所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法中，步骤一中所述氯化钠溶液相对密度为1.029～1.036。
在某些实施方式中，所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法中，所述氯化物为氯化钾、氯化铜和/或氯化镁。
在某些实施方式中，所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法中，按照质量百分数，所述氯化钠中的铜、镍和铅重金属总含量应低于0.005％；按照质量百分数，所述氯化钠中碘化钠含量低于0.1％。
本发明另一方面还提供一种用于盐雾试验的碱性溶液，其使用上述盐雾试验用碱性溶液的配置方法配制得到。
本发明另一方面还提供一种应用碱性溶液进行盐雾试验的方法，其包括使用上述碱性溶液。
本发明另一方面还提供一种金属或金属镀层耐碱性腐蚀检验方法，其包括使用上述碱性溶液。
本发明的有益效果是：
1.本发明公开一种盐雾试验用碱性溶液的配置方法，提供一种金属或金属涂层材料耐碱腐蚀的检测溶液，利用本发明配制的碱性溶液进行耐碱腐蚀检测的盐雾试验，操作简单，盐雾试验过程不繁琐，实验可稳定运行，直观得到金属或金属涂层材料的耐碱腐蚀性能。
2.本发明还公开一种应用碱性溶液进行盐雾试验的方法，填补现有盐雾试验中没有利用碱性检测溶液进行耐碱腐蚀的空缺，为金属和金属涂层材料的耐碱腐蚀提供规范的检测标准。
附图说明
图1为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验0小时试样外观；
图2为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验72小时试样外观；
图3为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验96小时试样外观；
图4为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验120小时试样外观；
图5为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验240小时试样外观；
图6为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验312小时试样外观；
图7为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验480小时试样外观；
图8为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验504小时试样外观；
图9为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验576小时试样外观；
图10为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验624小时试样外观；
图11为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验744小时试样外观；
图12为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验816小时试样外观；
图13为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验936小时试样外观；
图14为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验984小时试样外观；
图15为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验1128小时试样外观；
图16为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验1248小时试样外观；
图17为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验1416小时试样外观；
图18为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验1536小时试样外观；
图19为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验1680小时试样外观；
图20为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验1704小时试样外观；
图21为利用本发明所述的盐雾试验用碱性溶液对试样进行盐雾试验1800小时试样外观。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例。
本发明提供一种盐雾试验用碱性溶液的配置方法，其包括：配制pH值为12.3～12.8的碱性溶液作为盐雾试验的试验溶液。
现有的盐雾试验，如中性盐雾试验(NSS)实验其配制其方法是在温度25℃±2℃的蒸馏水或去离子水中溶入一定量氯化钠(NaCl)，制成50g/L±5g/L的氯化钠溶液，然后将氯化钠溶液注入盐雾试验箱进行雾化沉降至试样表面的实验方法，其实验温度为35℃±2℃，在实验过程中观察试样腐蚀情况及耐腐蚀时间。此方法是模拟沿海地区大气腐蚀环境，对于耐蚀性较好的金属材料或涂层材料，检测过程是非常漫长的，基本超过1000小时，甚至要持续至4000小时以上，因此中性盐雾试验比较适用于模拟沿海地区腐蚀环境，且适用于短期耐腐蚀实验及检测。
乙酸盐雾试验(AASS)，其是在中性盐雾试验的基础上，在氯化钠溶液中加入冰乙酸(CH3COOH)对实验溶液的pH值进行一定的调整，将实验环境模拟成酸性环境，在通过盐雾试验设备将溶液雾化沉降至试样表面进而检测金属材料及涂层材料的耐蚀性能。此实验方法是模拟自然环境中大气腐蚀环境。此实验方法同样存在对耐蚀性较好的金属材料进行实验检测时，周期较长，并且只能体现酸性环境下金属材料及涂层的耐蚀性能。
铜加速乙酸盐雾试验(CASS)，其是在乙酸盐雾试验的基础上，对实验进行加速的一种实验方法，其原理是在乙酸盐雾试验的溶液中加入适量的氯化铜(CuCl2)以增加溶液中氯离子浓度，进而提高试样被腐蚀的速率，缩短实验周期，使检测结果在最短的时间内给出。此实验方法虽然提高了检测效率，但也只是针对酸性环境下试样耐腐蚀性能。
现有的盐雾试验是模拟酸性环境对金属或金属镀层进行耐酸腐蚀的检测，无法检测金属或金属镀层的耐碱腐蚀的性能，本发明提供一种适用于盐雾试验的碱性溶液，其pH值为12.3～12.8，在盐雾试验中提供碱性环境，在受控环境下检测金属或金属镀层的耐碱腐蚀。
上述方案中，所述碱性溶液的配制步骤为：
步骤一、配制氯化钠溶液，在温度为25℃士2℃，电导率不高于20μS/cm的蒸熘水或去离子水中溶解氯化钠，配制成浓度为50g/L土5g/L的所述氯化钠溶液；
步骤二，向所述氯化钠溶液中加入氯化物，按照每升所述氯化钠溶液加入0.227g±0.015g氯化物，搅拌均匀得到混合溶液。在氯化钠溶液中以一定比例增加溶液中Cl-浓度，加快反应速度，其氯离子浓度主要是以铜加速乙酸盐雾试验溶液氯离子浓度以及实验速率作为标准。同时需要保证试验加速所用的氯化物在溶液中与其它物质不发生化学反应、不生成沉淀、不产生挥发等影响实验溶液浓度、实验设备运行的试剂配置，以便稳定实验的整体过程。
步骤三，加入碱性物质将所述混合溶液的pH值调节为12.3～12.8。
上述方案中，所述碱性物质为氢氧化钠(NaOH)、碳酸氢钠(NaHCO3)和/或氨水(NH3·H2O)。根据不同的反应条件，选用不同的碱性物质，需要保证试验加速所用的碱性物质在溶液中与其它物质不发生化学反应、不生成沉淀、不产生挥发等影响实验溶液浓度、实验设备运行的试剂配置，以便稳定实验的整体过程。
上述方案中，步骤一中所述氯化钠溶液相对密度为1.029～1.036。
上述方案中，所述氯化物为氯化钾、氯化铜(CuCl2)和/或氯化镁(MgCl)。
根据不同的反应条件，选用不同的氯化物，需要保证试验加速所用的氯化物在溶液中与其它物质不发生化学反应、不生成沉淀、不产生挥发等影响实验溶液浓度、实验设备运行的试剂配置，以便稳定实验的整体过程。
上述方案中，按照质量百分数，所述氯化钠中的铜、镍和铅重金属总含量应低于0.005％；按照质量百分数，所述氯化钠中碘化钠含量低于0.1％，或以干盐计算的总杂质应不超过0.5％(质量分数)。
本发明另一方面还提供利用上述盐雾试验用碱性溶液的配置方法配制的用于盐雾试验的碱性溶液。
本发明另一方面还提供一种应用碱性溶液进行盐雾试验的方法，其特征在于，其包括使用上述碱性溶液，
本发明另一方面还提供一种金属或金属镀层耐碱性腐蚀检验方法，其使用上述碱性溶液。
使用本发明所述碱性溶液进行盐雾试验，其具体包括如下实验步骤：
步骤一，利用上述方法配制盐雾试验用的碱性溶液；
步骤二，使用CASS试验所需的设备，根据试件的类型和数量，选用符合其形状和尺寸的试验设备，该设备包括：盐雾室、盐水溶液贮槽、压缩空气供给装置、雾化喷嘴、试样架、盐雾室的加热设备和必要的控制设备。
步骤三，试验前试件必须充分清洗，使用的清洗方法视表面情况和污物的性质而定。如果试样是从较大的镀覆工件上切割下来的，必须使切割附近区域的覆层不被破坏。除另有规定外，切边必须用覆层充分的保护，这些覆层是一种在试验条件下稳定的适当的材料，例加油漆、石蜡或粘结胶带。
步骤四，将试样放置在设备内的盐雾室内，其具体要求为：试样在箱内不能放置在雾粒从喷嘴出来的直接进程上，可用挡板防止喷雾溶液直接冲击试样。试样在箱内暴露的角度很重要，原则上表面应平整，被试面朝上并尽可能与垂线成20度角，在15到30度之间。在表面不规则的情况下，例如整个工件应尽可能作到接近这些规定；试件排列时，试样之间不互相接触，也不与箱体接触。同时使被试表面暴露在喷雾的自然环流中。试样可以放在箱内不同的水平面上，且保证上层的试样或支架上的溶液不会落到下层试样上。其中，试样支架必须用惰性的非金属材料制造，如玻璃、塑料或适当涂覆过的木材。
步骤五，盐雾试验操作，喷雾箱内温度为50℃，在整个试验周期间波动应尽可能小，向设备的盐水溶液贮槽中加入步骤一中配制的碱性溶液，启动设备，开始盐雾试验。
步骤六，试验结束后，从箱内取出试样，为了减少去除腐蚀产物的危险，试样在清洗前干燥0.5～1h。试样检查前，从试样表面小心除去喷雾溶液的残留物，其具体操作为将试件在温度不超过40℃洁净的流动水中轻轻地清洗或浸泡，然后立即将试样放置在离压力不超过200KPa的压缩空气(气流约300mm)处干燥之。
步骤七，观察试样外观。
实施例1，采用上述试验步骤，对试样1进行碱性盐雾试验，试样为具有锌铝镁合金镀层的板材，其具体操作如下：
配制盐雾试验的碱性溶液：步骤一、配制氯化钠溶液，在温度为25℃士2℃，电导率不高于20μS/cm的蒸熘水或去离子水中溶解氯化钠，配制成浓度为50g/L的所述氯化钠溶液；
步骤二，向所述氯化钠溶液中加入氯化钾，按照每升所述氯化钠溶液加入0.227g氯化钾，搅拌均匀得到混合溶液；
步骤三，加入6g/L氢氧化钠将所述混合溶液的pH值调节为12.5～12.8。
步骤四，将配制好碱性溶液加入盐雾试验设备中，保持试验温度50℃，开启耐碱性腐蚀盐雾试验。
如图1至21所示，试样经1800小时的碱性盐雾试验，各个阶段的外观变化，1800小时后试样出现≥5％的红锈，腐蚀等级为3级。
如图1所示，利用无水乙醇对试样进行表面清洗，从外观看，试样表面清洁，满足实验要求。
图2所示，为碱性盐雾试验72小时试样外观，从图中可以看出，通过72小时碱性盐雾试验，试样表面白锈有所增加，边部白锈增加较多，说明边部接触面积更大，且边部无红锈产生，说明镀层对边部保护较好。
图3所示，为碱性盐雾试验96小时试样外观，从图中可以看出，通过96小时碱性盐雾试验，试样表面白锈有少量增加，白锈附着均匀，与72小时盐雾试验相比无明显特征变化。
图4所示，为碱性盐雾试验120小时试样外观，从图中可以看出，通过120小时碱性盐雾试验，试样表面白锈附着量增加，基本覆盖整个表面，且均匀，镀层耐蚀性良好。
图5所示，为碱性盐雾试验240小时试样外观，从图中可以看出，通过240小时碱性盐雾试验，试样表面部分白锈在实验过程中被冲刷掉，形成黑色试样表面，从试样外观状态看，镀层耐蚀性良好。
图6所示，为碱性盐雾试验312小时试样外观，从图中可以看出，通过312小时碱性盐雾试验，试样表面又生成一定量的白锈，从外观状态看，镀层在碱性环境中耐蚀性良好。
图7所示，为碱性盐雾试验480小时试样外观，从图中可以看出，通过480小时碱性盐雾试验，试样表面白锈有所增加，从外观状态看，镀层在碱性环境中耐蚀性良好。
图8所示，为碱性盐雾试验504小时试样外观，从图中可以看出，通过504小时碱性盐雾试验，试样表面外观状态与480小时试样外观状态相比无明显变化。
图9所示，为碱性盐雾试验576小时试样外观，从图中可以看出，通过576小时碱性盐雾试验，试样表面部分白锈被试剂冲刷掉，但试样上边部白锈有大量白锈附着，说明在实验过程中试样上边部被试剂冲刷程度不大。镀层的耐蚀性仍然处于良好状态。
图10所示，为碱性盐雾试验624小时试样外观，从图中可以看出，通过624小时碱性盐雾试验，试样表面白锈被试剂冲刷掉，被腐蚀的仍然是镀层最外层锌成分，说明镀层耐蚀性处于良好状态。
图11所示，为碱性盐雾试验744小时试样外观，从图中可以看出，通过744小时碱性盐雾试验，试样表面白锈再一次生成，且生成量较大，经过前期碱性盐雾的腐蚀，镀层表面变的粗糙且可腐蚀面积增大，因此试样表面白锈生成量较之前增加较多。
图12所示，为碱性盐雾试验816小时试样外观，从图中可以看出，通过816小时碱性盐雾试验，试样表面白锈生成量进一步增加，说明试剂与镀层接触面积进步增大，镀层的外层接近完全被腐蚀，此时发生腐蚀的是镀层的中间层。
图13所示，为碱性盐雾试验936小时试样外观，从图中可以看出，通过936小时碱性盐雾试验，试样表面白锈的生成量进一步增加，且包裹于镀层表面，一定程度上阻碍了试剂对镀层的进一步腐蚀。
图14所示，为碱性盐雾试验984小时试样外观，从图中可以看出，通过984小时碱性盐雾试验，试样外观状态与936小时无明显差别，镀层耐蚀性处于良好状态。
图15所示，为碱性盐雾试验1128小时试样外观，从图中可以看出，通过1128小时碱性盐雾试验，试样表面外观状态与984小时相比无明显差别，镀层耐蚀性良好。
图16所示，为碱性盐雾试验1248小时试样外观，从图中可以看出，通过1248小时碱性盐雾试验，试样表面局部白锈再一次被试剂冲刷掉，同时伴随少量新的白锈产生，镀层耐蚀性处于良好状态。
图17所示，为碱性盐雾试验1416小时试样外观，从图中可以看出，通过1416小时碱性盐雾试验，试样表面白锈生成量进一步增加，从白锈生成量来看，白锈较多部位会是最先被腐蚀的部位。镀层耐蚀性处于良好状态。
图18所示，为碱性盐雾试验1536小时试样外观，从图中可以看出，通过1536小时碱性盐雾试验，试样表面外观状态与1416小时无明显差别，镀层耐蚀性良好。
图19所示，为碱性盐雾试验1680小时试样外观，从图中可以看出，通过1680小时碱性盐雾试验，试样表面白锈进一步增加，从外观看，白锈附着厚度较厚，对试剂的腐蚀存在一定的阻隔作用，镀层耐蚀性处于良好状态。
图20所示，为碱性盐雾试验1704小时试样外观，从图中可以看出，通过1704小时碱性盐雾试验，试样表面白锈生成量进一步增加，通过观察，在边部存在点状红锈，未达到试验要求5％试样面积的红锈生成量。镀层耐蚀状态良好。
图21所示，为碱性盐雾试验1800小时试样外观，从图中可以看出，通过1800小时碱性盐雾试验，试样表面除生成白锈的同时，在靠近试样边部已经出现大于5％试样面积的红锈。说明锌铝镁合金镀层在碱性环境中(腐蚀等级3级)，耐蚀性可达1800小时，具有非常好的耐蚀性。
通过图1至图21的检测结果图像，可以看出本发明提供的盐雾试验用碱性溶液和使用该碱性溶液检测试样的耐碱腐蚀的应用，可以很好地看出不同时间段试验的耐碱性溶液的腐蚀性，能够体现腐蚀速度的快慢，检测出试样是否具有耐碱性腐蚀性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种盐雾试验用碱性溶液的配置方法，其特征在于，包括：
配制pH值为12.3～12.8的碱性溶液作为盐雾试验的试验溶液。
2.根据权利要求1所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法，其特征在于，所述碱性溶液的配制步骤为：
步骤一、配制氯化钠溶液，在温度为25℃士2℃，电导率不高于20μS/cm的蒸熘水或去离子水中溶解氯化钠，配制成浓度为50g/L土5g/L的所述氯化钠溶液；
步骤二，向所述氯化钠溶液中加入氯化物，按照每升所述氯化钠溶液加入0.227g±0.015g氯化物，搅拌均匀得到混合溶液；
步骤三，加入碱性物质将所述混合溶液的pH值调节为12.3～12.8。
3.根据权利要求2所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法，其特征在于，所述碱性物质为氢氧化钠、碳酸氢钠和/或氨水。
4.根据权利要求2所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法，其特征在于，步骤一中所述氯化钠溶液相对密度为1.029～1.036。
5.根据权利要求2所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法，其特征在于，所述氯化物为氯化钾、氯化铜和/或氯化镁。
6.根据权利要求2所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法，其特征在于，按照质量百分数，所述氯化钠中铜、镍和铅重金属总含量应低于0.005％；按照质量百分数，所述氯化钠中碘化钠含量低于0.1％。
7.一种应用如权利要求1至6任一项所述的盐雾试验用碱性溶液的配置方法配制的用于盐雾试验的碱性溶液。
8.一种使用碱性溶液进行盐雾试验的方法，其特征在于，其包括使用权利要求7所述的碱性溶液。
9.一种金属或金属镀层耐碱性腐蚀检验方法，其特征在于，其包括使用权利要求7所述的碱性溶液。
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2023
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