鹽水噴霧試驗箱的工作原理

　　鹽水噴霧試驗，又稱“鹽霧試驗”，是一種主要用來評估材料(尤其是金屬材料及其涂層)耐腐蝕性能的加速環(huán)境模擬試驗。其核心工作原理可以概括為：通過人工模擬和強化海洋或含鹽潮濕大氣的腐蝕環(huán)境，來快速評估產(chǎn)品的抗腐蝕能力。
 

　　以下是其詳細的工作原理分解：
 

　　一、 核心系統(tǒng)與工作流程
 

　　一臺標準的鹽水噴霧試驗箱主要由箱體、噴霧系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、飽和桶(飽和空氣桶)和控制系統(tǒng)幾大部分組成。
 

　　1. 噴霧系統(tǒng) - 創(chuàng)造腐蝕環(huán)境
 

　　這是最核心的部分，負責產(chǎn)生并噴灑鹽霧。
 

　　鹽水溶液制備：首先，按照標準(如ASTM B117, ISO 9227)配制特定濃度的氯化鈉(NaCl)溶液，通常是5%的質(zhì)量分數(shù)，并使用去離子水或純凈水，以防止雜質(zhì)干擾。
 

　　壓縮空氣供給：外接的空壓機提供氣源。
 

　　霧化過程：
 

　　壓縮空氣在進入噴霧器之前，會先通過一個飽和桶進行加溫加濕。這一步至關(guān)重要，目的是使空氣達到飽和狀態(tài)，防止在噴霧過程中帶走箱內(nèi)的水分，從而保證試驗條件的穩(wěn)定和噴霧沉降量的均勻。
 

　　經(jīng)過飽和桶處理的溫濕壓縮空氣，在噴霧塔(噴嘴) 處與從鹽水槽輸送來的鹽水溶液混合。
 

　　高速氣流將鹽水溶液吹散，形成非常細微的、霧狀的鹽霧，從塔頂向下噴灑。
 

　　2. 試驗箱體 - 維持恒定環(huán)境
 

　　密封與保溫：箱體具有良好的密封性和保溫性，確保內(nèi)部環(huán)境不受外界干擾。
 

　　加熱與控溫：箱內(nèi)裝有加熱器和溫度傳感器，由控制系統(tǒng)精確控制，使箱內(nèi)溫度維持在一個恒定的標準溫度(如35°C ± 2°C)。恒定的溫度是保證腐蝕速率可重復(fù)、可對比的關(guān)鍵。
 

　　鹽霧沉降：霧狀的鹽液滴在重力作用下均勻地沉降在放置在箱內(nèi)的樣品表面。標準要求鹽霧的沉降率通常為 1.0 ~ 2.0 ml / 80 cm² · h。
 

　　3. 飽和桶系統(tǒng) - 穩(wěn)定試驗條件
 

　　功能：如前所述，其主要功能是對壓縮空氣進行加溫、加濕、過濾和凈化。
 

　　重要性：如果不經(jīng)過飽和桶，干燥的壓縮空氣進入箱內(nèi)會吸收水分，導(dǎo)致箱內(nèi)濕度下降、鹽霧沉降率不穩(wěn)定、甚至噴嘴處的鹽水會因水分蒸發(fā)而結(jié)晶堵塞。飽和桶確保了試驗條件的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
 

　　4. 控制系統(tǒng) - 大腦與神經(jīng)
 

　　現(xiàn)代試驗箱通常采用微電腦(PLC/觸摸屏)控制，可以精確設(shè)定和監(jiān)控：
 

　　試驗箱溫度
 

　　飽和桶溫度
 

　　噴霧/停噴周期(用于循環(huán)腐蝕試驗)
 

　　試驗總時間
 

　　異常報警(如缺水、超溫等)
 

　　二、 工作原理總結(jié)與流程圖
 

　　我們可以用一個簡化的流程圖來概括：
 

　　配制鹽水 (5% NaCl) → 壓縮空氣 → 飽和桶(加溫加濕) → 與鹽水混合于噴霧塔 → 產(chǎn)生細密鹽霧 → 在恒溫箱內(nèi)均勻沉降于樣品表面 → 持續(xù)模擬腐蝕環(huán)境
 

　　三、 鹽霧腐蝕的機理
 

　　當鹽霧沉降在樣品表面時，會發(fā)生復(fù)雜的電化學(xué)腐蝕過程：
 

　　形成電解液薄膜：鹽霧液滴(含有Cl?離子)在樣品表面形成一層導(dǎo)電的液膜。
 

　　陽極反應(yīng)：金屬(如Fe)失去電子，被氧化成金屬離子(Fe²?)溶解。Fe → Fe²? + 2e?
 

　　陰極反應(yīng)：液膜中的氧氣吸收電子，被還原成氫氧根離子(OH?)。O? + 2H?O + 4e? → 4OH?
 

　　腐蝕產(chǎn)物生成：Fe²?與OH?結(jié)合生成Fe(OH)?，并進一步氧化成我們常見的紅褐色鐵銹Fe(OH)?/Fe?O?·nH?O。
 

　　其中，氯離子(Cl?)是腐蝕的“催化劑”，它體積小、活性高，能穿透金屬表面的保護膜(如油漆、鈍化層)，與金屬離子形成可溶性氯化物，加劇腐蝕進程，并導(dǎo)致“點蝕”等局部腐蝕。
 

　　四、 主要試驗類型
 

　　基于上述原理，鹽水噴霧試驗箱可以進行多種測試：
 

　　中性鹽霧試驗(NSS)：常用，pH為中性(6.5~7.2)，用于基本耐腐蝕性評估。
 

　　醋酸鹽霧試驗(AASS)：在鹽水中加入冰醋酸，使pH值降低(約3.1~3.3)，腐蝕速度更快。
 

　　銅加速醋酸鹽霧試驗(CASS)：在AASS基礎(chǔ)上再加入氯化銅，進一步大幅加速腐蝕，用于快速檢驗裝飾性鍍層的質(zhì)量。
 

　　總結(jié)
 

　　鹽水噴霧試驗箱的工作原理就是通過精密控制的噴霧、加熱和飽和系統(tǒng)，在實驗室內(nèi)創(chuàng)造一個恒定、強化、可重復(fù)的鹽霧環(huán)境，通過加速材料表面的電化學(xué)腐蝕過程，在短時間內(nèi)(幾天或幾周)模擬出材料在自然環(huán)境中長期(數(shù)月或數(shù)年)使用后可能出現(xiàn)的腐蝕情況，從而為產(chǎn)品的質(zhì)量改進、工藝篩選和耐久性評估提供重要依據(jù)。
 

　　需要注意的是，鹽霧試驗是一種加速對比試驗，其結(jié)果與自然環(huán)境的真實腐蝕情況并非嚴格的線性關(guān)系，但它為不同材料或同一材料的不同處理工藝之間的耐腐蝕性能提供了快速、有效的相對比較手段