引言

防腐涂料在新興海洋工程、現(xiàn)代交通運(yùn)輸、能源工業(yè)、大型工業(yè)企業(yè)及市政設(shè)施等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛。其腐蝕、老化性能越來越受到重視。涂料防腐性能的好壞，直接影響到工程的使用壽命和安全。

防腐涂料的腐蝕、老化性能研究的歷史非常悠久，但一般存在的情況：1)實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)中，鹽霧腐蝕試驗(yàn)、氙燈老化試驗(yàn)、紫外老化試驗(yàn)一般都是相互獨(dú)立的，很少綜合鹽霧和光照條件進(jìn)行加速試驗(yàn)，而且鹽霧試驗(yàn)也多以連續(xù)中性鹽霧條件為主;2)多數(shù)廠家主要依靠實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)，很少進(jìn)行戶外自然腐蝕曝曬，即使開展了戶外自然腐蝕項(xiàng)目，也較少能夠把大氣數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果進(jìn)行比對研究，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室測試是否能夠再現(xiàn)產(chǎn)品在戶外真實(shí)使用條件下的腐蝕、老化狀況。

本文首先列舉幾種不同的實(shí)驗(yàn)室加速鹽霧試驗(yàn)方法，及它們與戶外大氣腐蝕之間的相關(guān)性。并解釋腐蝕+老化組合實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)方法及其合理性。最后討論戶外大氣腐蝕試驗(yàn)的重要性，建議開展戶外大氣腐蝕試驗(yàn)，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室方法相關(guān)性。

1 幾種實(shí)驗(yàn)室加速鹽霧試驗(yàn)方法

1.1 連續(xù)中性鹽霧試驗(yàn)

目前ASTM B117仍然是鹽霧腐蝕測試的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，大多數(shù)企業(yè)或檢測機(jī)構(gòu)仍在使用。大約從1914年開始鹽霧噴淋方法用于測試材料的耐腐蝕性能。1939年，中性鹽霧噴淋測試被寫入ASTM B117標(biāo)準(zhǔn)。這種傳統(tǒng)的鹽霧標(biāo)準(zhǔn)要求樣品，在35℃條件下連續(xù)暴露在濃度為5%的鹽霧中。幾十年來，該試驗(yàn)方法一直沿用之前的測試條件，長久以來人們也認(rèn)識(shí)到“鹽霧噴淋法”的測試結(jié)果與樣品戶外暴露實(shí)際的腐蝕效果相關(guān)性不好。

1.2 循環(huán)鹽霧試驗(yàn)

循環(huán)腐蝕測試是一種比傳統(tǒng)恒態(tài)的暴露更真實(shí)的鹽霧噴淋測試。因?yàn)榇蟛糠之a(chǎn)品實(shí)際戶外通常暴露在干濕交替環(huán)境中，模擬自然的、周期性條件，實(shí)驗(yàn)室加速測試相關(guān)性會(huì)更高。研究表明，經(jīng)過循環(huán)腐蝕測試后，樣品的相對腐蝕率、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和戶外的腐蝕結(jié)果很相似。因此，循環(huán)腐蝕測試比連續(xù)中性鹽霧噴淋法，更接近真實(shí)的戶外暴露。該方法在汽車行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

循環(huán)腐蝕測試(CCT)的目標(biāo)是再現(xiàn)戶外腐蝕環(huán)境的腐蝕類型。CCT測試把樣品暴露于一系列不同條件循環(huán)環(huán)境中。 簡單的暴露循環(huán)，如Prohesion測試，是把樣品暴露在由鹽霧和干燥條件組成的循環(huán)中。更復(fù)雜的測試方法除了要求鹽霧及干燥循環(huán)外，還加入浸泡、潮濕和冷凝等循環(huán)。最初這些測試循環(huán)是通過人工操作來完成的，實(shí)驗(yàn)室操作人員把樣品從鹽霧噴淋箱移到潮濕試驗(yàn)箱，再移到干燥裝置等。現(xiàn)在，微處理器控制的測試箱可以自動(dòng)完成這些測試步驟，降低了工作強(qiáng)度，也減少了試驗(yàn)的不確定性。

1.2.1 Prohesion測試

Prohesion測試是循環(huán)鹽霧試驗(yàn)的一種，二十世紀(jì)六十年代和七十年代，英國的Harrison和Timmons開發(fā)了Prohesion測試，特別適用于工業(yè)防護(hù)涂料的腐蝕性測試。具體的試驗(yàn)條件如表1所示：

表1 Prohesion測試的試驗(yàn)條件

與連續(xù)中性鹽霧試驗(yàn)相比，Prohesion測試與戶外大氣腐蝕的相關(guān)性好一些。以下圖1是一種涂料在連續(xù)中性鹽霧試驗(yàn)、戶外大氣腐蝕和Prohesion測試條件下的結(jié)果。從圖1中明顯看出，Prohesion測試與戶外大氣腐蝕的相關(guān)性比連續(xù)中性鹽霧試驗(yàn)與戶外大氣腐蝕的相關(guān)性好。

1.2.2 CCT-1測試

還有一些主要用于汽車腐蝕測試的循環(huán)鹽霧試驗(yàn)，如CCT-1(CCT-A)。CCT-1測試同Prohesion測試一樣，也是干濕交替循環(huán)。不過，具體的測試條件不同，如鹽溶液及溶液濃度不一樣，而且CCT-1測試還多了飽和潮濕循環(huán)。CCT-1測試具體的試驗(yàn)條件如表2所示：

表2 CCT-1測試具體的試驗(yàn)條件

1.3 腐蝕+老化循環(huán)

對某些涂料來說，腐蝕循環(huán)中增加紫外線曝曬有利于提高一些產(chǎn)品的測試相關(guān)性。這是因?yàn)樽贤饩€對涂料的破壞，降低了涂料對金屬底材的保護(hù)，從而使產(chǎn)品更易腐蝕。腐蝕+老化循環(huán)由200小時(shí)Prohesion測試和200小時(shí)QUV紫外曝曬交替進(jìn)行。具體的試驗(yàn)條件如表3所示：

圖1給出了Prohesion測試和連續(xù)中性鹽霧試驗(yàn)與戶外大氣腐蝕之間的相關(guān)性比較，結(jié)果表明Prohesion測試與戶外大氣腐蝕之間的相關(guān)性較好。下面的圖2將比較腐蝕+老化循環(huán)測試與Prohesion測試的結(jié)果。從圖2中明顯看出，腐蝕+老化循環(huán)測試與戶外大氣腐蝕的相關(guān)性比Prohesion測試與戶外大氣腐蝕的相關(guān)性好。

以上提到的腐蝕+老化循環(huán)由200小時(shí)Prohesion測試和200小時(shí)QUV紫外暴露交替進(jìn)行，并且試驗(yàn)從Prohesion測試開始。

ASTM D5894標(biāo)準(zhǔn)也是一個(gè)循環(huán)腐蝕+老化測試方法。ASTM D5894中的測試條件由一周QUV紫外暴露和一周Prohesion測試交替進(jìn)行，并且規(guī)定試驗(yàn)從紫外曝曬開始。

1.4 其它循環(huán)鹽霧試驗(yàn)

還有的試驗(yàn)方法，除了Prohesion測試和紫外曝曬之外，還有冰凍循環(huán)，三者交替進(jìn)行，如ISO 20340標(biāo)準(zhǔn)中附錄A的測試程序A。具體的試驗(yàn)條件如表4所示：

表4 ISO 20340標(biāo)準(zhǔn)中附錄A的測試程序

2 防腐涂料腐蝕、老化測試方法的建議

本文第1部分介紹了幾種不同的實(shí)驗(yàn)室加速鹽霧試驗(yàn)方法，通過之前研究者的試驗(yàn)結(jié)果，不難看出，對于防腐涂料，腐蝕+老化組合試驗(yàn)方法是目前實(shí)驗(yàn)室腐蝕測試方法中與海邊大氣暴露腐蝕相關(guān)性較好的方法。這種方法在耐腐蝕性能測試中，考慮紫外曝曬和干濕交替等因素，較好地模擬了戶外大氣腐蝕的真實(shí)情況。

另外，戶外測試是實(shí)驗(yàn)室加速測試的基礎(chǔ)。我們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕、老化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，也應(yīng)結(jié)合開展戶外大氣腐蝕、老化試驗(yàn)，并用以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室加速測試。

我國幅員遼闊，大氣條件復(fù)雜，單一的加速腐蝕方法不大可能很好地模擬不同邊區(qū)的腐蝕條件，建議集合多方力量，包括涂料廠家，國家腐蝕網(wǎng)站單位，相關(guān)領(lǐng)域科研單位，共同開發(fā)一些符合國情，相關(guān)性好的加速試驗(yàn)方法。