燈具耐腐蝕能力分析

一、概論

燈飾產(chǎn)品有一些材料的耐腐蝕性較差，尤其是室外燈具的工作環(huán)境比較差，燈具的裝飾性使得其表面要求極其重要。需要采用一定防腐保護(hù)措施才能滿(mǎn)足顧客對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的需要。因此對(duì)燈具產(chǎn)品及其材料的耐大氣和環(huán)境氣候的抗腐蝕性試驗(yàn)或模擬試驗(yàn)成了是本行業(yè)關(guān)心的問(wèn)題。我在這方面作了一些工作和研究，在此將鹽霧試驗(yàn)的方法或標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燈裝飾產(chǎn)品表面防腐蝕能力的判斷分析作個(gè)總結(jié)，以供設(shè)計(jì)選材和表面防護(hù)處理作參考。

二、腐蝕機(jī)理

燈飾產(chǎn)品的工作環(huán)境為大氣和室內(nèi)環(huán)境，條件惡劣的在海洋氣候或海底。大氣腐蝕分干大氣腐蝕；潮大氣腐蝕；濕大氣腐蝕三類(lèi)。

1，大氣腐蝕的特點(diǎn)

大氣腐蝕的特點(diǎn)是金屬表面處于薄層電解液下的腐蝕過(guò)程，其腐蝕機(jī)理符合電化學(xué)腐蝕規(guī)律：

當(dāng)金屬表面形成連續(xù)的電解液薄層時(shí)，大氣腐蝕的陰極過(guò)程為：O2+2H2O+4e→4OH-

陽(yáng)極過(guò)程為：Me- ne→Men+ ；當(dāng)Fe、Zn全部浸入還原性酸液：陰極為氫去極化；在城市污染大氣形成的酸性水膜下：陰極為氧去極化腐蝕.

在薄層液膜下：氧易達(dá)到金屬表面生成氧化膜，陽(yáng)極鈍態(tài)，陽(yáng)極極化；液膜增厚（濕大氣）氧達(dá)到金屬表面要有個(gè)擴(kuò)散過(guò)程，因此腐蝕受控減緩。

三、銹蝕機(jī)理：

大氣腐蝕之銹層處于潮濕條件下，銹層起強(qiáng)氧化劑作用，銹層內(nèi)陽(yáng)極發(fā)生在金屬的Fe3O4界面上：Fe-2e→ Fe2+；陰極發(fā)生在Fe3O4和FeOOH界面上：6FeOOH+2e→ 2Fe3O4+2H2O+2OH-，銹層參與了陰極過(guò)程。

在工業(yè)大氣下，SO2、NO2、H2S和NH3等都增加大氣腐蝕作用。當(dāng)濕度大于70%時(shí)，水膜形成，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，腐蝕速度急劇增加；當(dāng)濕度過(guò)小于70%濕度時(shí)，二氧化硫的電化學(xué)腐蝕速度很小。尤其是鐵、鋅、鎘、鎳不耐硫酸的金屬，在大氣中極容易腐蝕。一般認(rèn)為SO2的腐蝕機(jī)理是硫酸鹽穴自催化過(guò)程。一旦銹層生成硫酸鹽，銹層便無(wú)保護(hù)能力。所以碳鋼在室外大氣條件下必須進(jìn)行保護(hù)，方法有防銹漆、鍍Zn、AI等或加入耐大氣腐蝕之合金元素，如Cu、P等使銹層具有很好的保護(hù)作用。

2，海水腐蝕特點(diǎn)

海水大約3.5%NaCI溶液，（NaCI,MgCI2,CaSO4,K2SO4,CaCO3,MgBr2）平均電導(dǎo)率為4×10-2S.CM-1，遠(yuǎn)大于河水和雨水。鹽濃度和溫度提高時(shí)，氧在海水中的溶解度下降，海水是典型的電解質(zhì)溶液，即電化學(xué)腐蝕特征，除了活潑的Mg及其合金外海水腐蝕過(guò)程都是氧去極化過(guò)程，腐蝕速度由氧擴(kuò)散過(guò)程控制。多數(shù)金屬鐵、鋼、鋅等，由于CI-濃度高，陽(yáng)極過(guò)程的阻滯作用很小，不易再減小，只有通過(guò)增加合金元素鉬來(lái)抑制CI-對(duì)鈍化膜之破壞作用，來(lái)提高其抗腐蝕性。

由于海水電導(dǎo)率大，電阻性阻滯很小，海水腐蝕的宏觀和微觀電池活性都較大，因此海水中異種金屬接觸引起的電偶腐蝕有相當(dāng)大的破壞作用。如艦船和青銅螺旋漿可引起數(shù)十米遠(yuǎn)處鋼船殼體的腐蝕。

四、 耐腐蝕性試驗(yàn)和抗腐蝕性能的判定

1，耐候性試驗(yàn)方法

中性鹽霧試驗(yàn)：5%NaCI溶液，PH=6.5-7.2

乙酸鹽霧試驗(yàn)：5%NaCI溶液，加入適量冰已酸，PH=3.1-3.3

銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)：5%NaCI溶液,加入2g/L±0.2g/L的CuCI2.2H2O，PH=3.1-3.3

2，金屬材料及防護(hù)層耐候性模擬試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

A）試驗(yàn)設(shè)備要求：試驗(yàn)箱材料不腐蝕且不影響試驗(yàn)結(jié)果；鹽霧不能直接噴到樣品表面；工作空間任何地方的冷凝水不能滴落到樣品上；試驗(yàn)箱溫度波動(dòng)為±0.5℃，其均勻度為±2℃。

B）試驗(yàn)條件的選取：

試驗(yàn)溶液酸度：PH=7±0.2

試驗(yàn)用溶液成分根據(jù)需要可以有四種選擇：

①、3%NaCI溶液；

②、5% NaCI溶液；

③、20%NaCI溶液；

④、人造海水；27g/L NaCI+6g/LMgCI2+1g/LKCI+1g/LCaCI2

C）試驗(yàn)試驗(yàn)溫度：35±2℃

D）鹽霧沉降量：1.0-2.0ml/80cm2.h

E）試驗(yàn)周期可以根據(jù)需要選擇：

①、24小時(shí)連續(xù)噴霧，觀察開(kāi)始出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間。

②、連續(xù)噴8小時(shí)，停16小時(shí)，24小時(shí)為一個(gè)周期，根據(jù)不同產(chǎn)品的作用規(guī)定試驗(yàn)周期數(shù)。

③、間斷噴8小時(shí)（噴泉5分鐘停45分鐘），停16小時(shí)，24小時(shí)一個(gè)周期，根據(jù)不同產(chǎn)品的作用規(guī)定試驗(yàn)周期數(shù)。

3，漆膜耐鹽霧測(cè)定法

按GB1765制作漆板；

試驗(yàn)溶液：3.5%NaCI溶液，PH=6.1-7.5

試驗(yàn)箱工作溫度：40±2℃；

噴霧周期：每隔45分鐘噴霧15分鐘。

4，耐腐蝕試驗(yàn)評(píng)定方法

腐蝕試驗(yàn)結(jié)果通常的評(píng)定方法是：外觀及去除表面腐蝕產(chǎn)物后的外觀；點(diǎn)腐蝕、裂紋、氣泡的分布和數(shù)量根據(jù)基體材料性質(zhì)和鍍層來(lái)評(píng)定，底材為陰極如鋼和鋁合金壓鑄件表面鍍Ni-Cr或Cu-Ni-Cr 按照GB6461進(jìn)行評(píng)級(jí)；底材為陽(yáng)極如鋼鍍鋅和銅鍍錫等到按照GB12335評(píng)級(jí)；開(kāi)始腐蝕時(shí)間是zui常用的耐腐蝕能力判斷方法；還可以用重量變化、顯微鏡觀察和力學(xué)性能變化來(lái)判定耐腐蝕試驗(yàn)結(jié)果。漆膜耐鹽霧測(cè)定按GB1740評(píng)級(jí)。

各國(guó)各行業(yè)不同產(chǎn)品的鹽霧試驗(yàn)及其結(jié)果的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)各不相同，我國(guó)有關(guān)鍍層鹽霧試驗(yàn)的規(guī)定按照附表，其結(jié)果判定分良好、合格和不合格三種：

良好：色澤無(wú)變化或輕微變暗；鍍層和基體均無(wú)腐蝕。

合格：色澤暗淡，鍍層出現(xiàn)連續(xù)的均勻或不均勻氧化膜；鍍層腐蝕面積小于或等于3%。

不合格：鍍層腐蝕面積大于3%，基體出現(xiàn)銹點(diǎn)。

5，試驗(yàn)結(jié)果

下面是采用于5%NaCI溶液，PH=6.5-7.2，工作溫度35℃，24小時(shí)連續(xù)噴霧的試驗(yàn)數(shù)據(jù)：

此試驗(yàn)結(jié)果由于數(shù)據(jù)量及試驗(yàn)樣板的不同一性，只可以定性對(duì)比分析不同金屬材料的不同鍍層耐腐蝕性能：鐵質(zhì)材料熱鍍鋅的抗腐蝕性比鍍銅好，鍍鎳較次；銅質(zhì)材料鍍鉻效果比鎳好，化學(xué)處理效果較差；鋁噴粉表面后的耐腐蝕性很好，其抗腐蝕性限于其涂層與基體金屬之間的結(jié)合強(qiáng)度，不宜與鐵銅的電鍍層作對(duì)比；鋁陽(yáng)極化處理后抗腐蝕性能較好。

五、結(jié)論

1，鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的選取視材料或產(chǎn)品的工作環(huán)境及其材料的腐蝕機(jī)理

2，評(píng)級(jí)方法根據(jù)底材性質(zhì)選擇不同的判定標(biāo)準(zhǔn)

3，燈具產(chǎn)品常用材料耐腐蝕性及提高其抗腐蝕性對(duì)策

鐵：形成鐵離子的標(biāo)準(zhǔn)平衡電位是-0.036V，在不穩(wěn)定大氣、天然水和士壤等自然環(huán)境下耐腐蝕性較差。如鐵與鋁、鈦、鋅、鎳比，自然條件下它不耐腐蝕。加入鉻、鎳、鉬、硅對(duì)其耐腐蝕性有利。

鑄鐵：普通鑄鐵不耐腐蝕，加入硅、鎳、鉬、鉻、鋁、銅等形成各類(lèi)耐腐蝕鑄鐵，如高硅鑄鐵耐磷酸腐蝕好但不耐堿腐蝕；高鎳鑄鐵對(duì)海洋大氣、海水和中性鹽類(lèi)水溶液具有很好的耐腐蝕性；低鎳鑄鐵耐堿腐蝕好；高鉻鑄鐵耐中性或弱酸性鹽水腐蝕好，而低鉻鑄鐵適合600℃耐熱鑄件，耐海水和低濃度酸抗腐蝕性好。

低合金鋼：含銅鋼是優(yōu)良的耐大氣腐蝕鋼。在低合金鋼中加入1%和0.5%左右銅時(shí)耐腐蝕性增加30%；加入0.4-0.5%鉬，鋼在大氣中耐腐蝕速度下降1/2。鋼耐濃硫酸腐蝕好。

鋁：表面氧化膜作用，在非污染性大氣下耐腐蝕性好。

銅、鎳及其合金：在還原性及非氧化性介質(zhì)中耐腐蝕。

含鉻合金在氧化性溶液中耐腐蝕性好。

不銹鋼：耐大氣、海洋大氣腐蝕，也耐士壤腐蝕。

塑料：未能對(duì)塑料產(chǎn)品進(jìn)行耐蝕性試驗(yàn)，但據(jù)資料記載：聚氯已烯耐熱耐光性差，使用溫度小于50℃，一般作電線絕緣層；聚已烯耐酸堿鹽腐蝕性比聚氯已烯好，常用作薄膜和電纜包覆層；聚丙烯強(qiáng)度高且重量輕，耐腐蝕性差，-10℃變脆；氟塑料耐高溫和強(qiáng)腐蝕，但價(jià)格高，適用于宇航和飛機(jī)方面。