標題:硫化橡膠鹽霧老化試驗:模擬海洋氣候,評估耐腐蝕性能
引言
硫化橡膠制品,如密封圈、膠管、減震件等,廣泛應用于汽車、船舶、航空航天及戶外設備中。這些產品在沿海或化工廠等環境中,會長期暴露于富含鹽分的潮濕空氣中,導致材料老化、性能衰減,進而引發密封失效、開裂等故障。鹽霧老化試驗是一種通過實驗室加速模擬這種惡劣環境的主要方法,用于科學評價硫化橡膠材料的耐腐蝕性能和使用壽命。本文將圍繞其核心標準GB/T 10125-2012進行闡述。
一、試驗目的與原理
1. 核心目的
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質量一致性檢驗:考核不同批次硫化橡膠產品的耐鹽霧腐蝕能力,確保其質量穩定。
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材料篩選與比對:快速比較不同配方、不同工藝的硫化橡膠的耐腐蝕性能優劣。
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壽命評估:在加速條件下,評估材料的使用壽命和耐久性。
2. 基本原理
在密閉的鹽霧試驗箱內,將一定濃度的氯化鈉溶液通過壓縮空氣霧化,形成細密的鹽霧,使其均勻地沉降在樣品表面。鹽霧在樣品表面形成一層導電的電解液膜,這層液膜會:
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滲透作用:氯離子(Cl?)具有較強的穿透能力,能滲透到材料內部。
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電化學腐蝕:對于含有炭黑等導電填料的橡膠,可能形成微電池,加速腐蝕。
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物理化學變化:導致橡膠材料發生氧化、水解等反應,引起表面粉化、變色、失光、起泡、變硬、開裂或力學性能下降。
二、試驗標準與設備
1. 主要標準
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GB/T 10125-2012《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》:這是最基礎、最通用的鹽霧試驗方法標準,規定了中性鹽霧(NSS)、乙酸鹽霧(AASS)和銅加速乙酸鹽霧(CASS)三種方法。對于硫化橡膠,最常用的是中性鹽霧(NSS)試驗。
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產品標準:具體產品(如汽車零部件)還會有更詳細的標準,如ISO 9227、ASTM B117等,其原理與GB/T 10125類似。
2. 試驗設備
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鹽霧試驗箱:由箱體、噴霧系統、加熱系統、飽和塔(空氣加濕預熱)和控制系統組成。箱體必須采用耐腐蝕材料(如PP塑料)。
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鹽溶液收集器:用于收集鹽霧沉降量,確保沉降量在標準規定的范圍內(1.0~2.0 mL/80cm2·h)。
三、試驗條件與參數(以中性鹽霧NSS為例)
參數項目 | 要求 | 說明 |
---|---|---|
氯化鈉溶液濃度 | (50 ± 5) g/L | 采用化學純及以上等級的氯化鈉和去離子水配制。 |
pH值 | 6.5 ~ 7.2 (收集液) | 25°C測量。配制后需調整pH值,確保呈中性。 |
箱內溫度 | (35 ± 2) °C | 溫度波動會嚴重影響試驗結果的重現性。 |
鹽霧沉降率 | 1.0 ~ 2.0 mL/80cm2·h | 必須用至少兩個收集器收集并計算平均值,這是核心控制參數。 |
噴霧方式 | 連續噴霧 | 除非產品規范另有規定,一般為24小時不間斷噴霧。 |
試驗持續時間 | 24h, 48h, 96h, 240h, 500h, 1000h... | 根據材料預期耐腐蝕性選擇,時間越長越嚴酷。 |
四、試驗流程概述
1.
試樣準備:
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樣品應清潔、無污染,表面不能有手印、油污或其他缺陷。
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如需考核劃痕處的腐蝕情況,可用刀片制作單一切口至基材。
2.
放置試樣:
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樣品需在箱內垂直放置或與垂直方向成15°~30° 角。
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樣品之間不能相互接觸,也不能與其他金屬部件接觸,以免形成電偶腐蝕。
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樣品擺放應不阻礙鹽霧自由沉降。
3.
開始試驗:
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設置箱溫為35°C,達到溫度后開始噴霧。
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計時開始,在整個試驗期間維持穩定的溫度和噴霧量。
4.
中斷檢查:在預定的檢查時間點,可短暫取出樣品進行中間檢查(需快速,避免影響結果),檢查后應按原樣放回繼續試驗。
5.
結束試驗與清洗:
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到達規定時間后,取出樣品。
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將樣品在流動的溫水(<40°C) 下輕輕沖洗,以去除表面的鹽沉積物。
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然后用吹風機(冷風或暖風)吹干。
6.
結果評估:
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外觀變化:觀察并記錄是否有變色、失光、斑點、起泡、開裂、粘性變化、析出物等。
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物理性能變化:測試腐蝕前后樣品的拉伸強度、拉斷伸長率、硬度的變化率,這是定量評價的黃金指標。
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評級:可參照相關標準(如GB/T 1766)對腐蝕缺陷的等級進行評定。
結論
對于硫化橡膠制品而言,鹽霧老化試驗是一項至關重要的環境可靠性測試。它通過模擬和加速海洋大氣環境的腐蝕效應,能夠在相對較短的時間內,有效地暴露材料在配方、工藝或結構設計上的缺陷。通過GB/T 10125等標準規范的試驗,可以為產品的材料選擇、質量控制和壽命預測提供科學、客觀的數據依據,確保最終產品能夠在含鹽的惡劣環境中保持長期的可靠性和穩定性。