摘要

本文介绍了一种称为美邦附着力试验的循环加速腐蚀方法。与传统的盐雾、湿度或二氧化硫测试相比，该测试与长期自然暴露关系更密切。附着力试验通常使用0.4%硫酸铵和0.05%氯化钠的电解液。它还在环境温度下使用电解质喷雾，在高温下干燥，并在喷雾和干燥条件之间快速循环。测试结果显示了与自然室外暴露和常规盐雾的对比。

介绍

随着油漆系统的不断发展，现在有许多能够经受最恶劣环境的涂料。然而，它们的性能主要取决于底漆对基底金属的附着力。实验室测试，如ASTM B117盐雾、湿度和二氧化硫会影响涂料的发展，但它们仍然允许涂料进入市场，但在实践中却失败了。因此，这些加速试验与自然老化几乎没有相似之处。

这些试验中最重要的是热盐雾试验，例如ASTM B117。这种试验方法已经并且仍然被广泛使用，并被接受为评估可靠性的决定性加速试验。然而，这在现实中是完全不现实的，因为大多数产品在其工作环境中不会暴露在该测试的条件下。

当化学家在盐雾试验后查看他的结果时，他经常决定接受具有良好盐雾性能的涂层，而不是具有差的盐雾性能的涂层。因此，如果一种涂料通过了实验室检验，那么它就被认为是合适的，并经常被引入市场。

如果涂层未能通过实验室检查，则被丢弃。有了这种哲学，一个化学家可以扔掉一个自然界的理想产品和一个市场上的赢家！

普通涂层，或者实际上是上述普通涂层，在施涂到基底上之后，经受自然老化的所有因素。这些元素对涂层的侵蚀越来越严重，每一种都会导致更多的腐蚀。然而，在实验室中，这些相同的涂层在经历单独的测试程序后被评估。

然而，我们周围的证据表明，这些形式的个人测试并不能提供答案。自然老化是循环的，所以实验室测试应该相应。

ASTM B117发展进程

在20世纪70年代，进行了大量的工作来寻找连续加速试验ASTM B117的替代方法。这种测试过去和现在都广泛应用于工业的各个领域，但它最初是在1910-1920年间发展起来的，并于1939年首次标准化。

该试验可能对海洋环境中涂层性能的测试有用，但是它现在用于预测大约五十年后涂层在各种环境中的性能。

这一早期工作的先驱是F.D. Timmins 2，他认为尽管传统的盐雾试验在实验室中是合格的涂层，但在实践中仍然会发生故障。加速测试的整个概念都受到了质疑。为什么要使用35摄氏度的热盐雾？这可能与多少环境有关？为什么要使用连续的盐雾，为什么要使用5%的氯化钠溶液？

最初使用5%的氯化钠溶液可能是因为它与海洋环境有关。至于为什么使用连续喷雾，或者为什么选择恒定的35 ℃,我不知道。同样，问题必须是，它们是现实条件吗？

早在1962年，J. B. Harrison博士和T. C. K. Tickle就注意到，尽管磷酸锌底漆在室外工业环境中的性能通常很好，但它们在加速盐雾试验中的性能很差。

根据这一观察结果，Harrison使用了常见的大气盐类硫酸铵和氯化钠的混合物作为喷洒溶液，重量为3.25%的硫酸铵和0.25%的氯化钠。

然而，Timmins决定，应该使用Harrison混合物的弱溶液，包括0.40 wt %的硫酸铵和0.05 wt %的氯化钠。人们还决定在环境温度下的喷涂将与自然老化密切相关。Timmins将他的试验命名为Prohesion，这是Protection is Adhesion的首字母缩写。

早期结果

早期的结果表明，这种测试方法提供了更真实的结果。因此，Timmins通过Mebon Paints Ltd .找到我们公司，要求我们制造一种可以反复提供可重复条件的橱柜，这样他们就有了一个稳定的工作基础。

在与Timmins进一步协商后，决定在生产试验箱中需要以下试验条件。

专业测试要求

1. 选择环境温度下的喷雾循环，并且将使用哈里森混合物的稀溶液。

2. 需要高温干燥循环，室内空气温度在23℃至55℃之间变化

3. 在干燥循环期间，需要将空气引入试验箱。

4. 允许从最少1小时到最多10小时的循环润湿和干燥循环的设施是必不可少的。

5. 测试样品应放在橱柜墙壁上的架子上，以便所有面板的表面都暴露在喷雾中。

这些基本条件与我们认为对任何形式的喷雾室都至关重要的其它特征结合在一起。

盐雾箱结构和操作

盐雾箱机柜由使用高温树脂的玻璃增强塑料制成。在内部和外部机柜之间是电加热器，与传统的带水套的盐雾试验箱相比，它可以实现更快的温度循环。这种快速循环的特殊能力对于附着力测试是必不可少的。外部塑料机柜装有控制面板，该面板包含一个温度范围为23°C至55°C的比例带温度控制器，还包含定时器，可在10分钟至1000小时的时间内循环加湿和干燥。

两个或三个样品廊位于每个内壁上，用于放置测试样品。样品与垂直方向成15°角。

理想情况下，试验箱应位于温度控制在24±2℃的室内。这一要求对于保持实验室间测试的一致性至关重要。

盐溶液喷雾系统

盐溶液储存在一个外部的塑料容器中，因此溶液的温度保持在环境温度。蠕动泵将溶液输送到。喷嘴通过在线溶液过滤器。该泵在恒定压力下提供良好控制的流速，可在每小时0.5毫升和1.5毫升之间选择。流量计可以监控溶液的流速。在喷嘴处，受控制的溶液流与压缩空气混合进行雾化。可以通过改变压缩空气的压力来调节喷雾模式的分散。因此，喷雾流速和喷雾分散可以独立变化。

喷嘴位于机柜的中央，由耐腐蚀材料制成。喷嘴不需要挡板来分散溶液，因为溶液完全由喷嘴本身雾化，提供不大于50微米的颗粒尺寸。

空气供应

测试仪的空气供应保持在28磅/平方英寸。室上的控制器将气压降低到大约15 磅/平方英寸，用于盐溶液雾化。

在干燥过程中，全部28磅/平方英寸的压力通过定向喷嘴引入试验箱，产生涡流效应。这种空气引入提供了空气富集的环境，并有助于测试板的干燥。

典型测试

通过与使用该设备的公司的广泛接触发现，典型的测试包括在环境温度下一个小时的喷雾循环，随后在35℃下一个小时的干燥循环。

使用该程序，测试样品在喷涂周期开始的几分钟内变得明显潮湿，在干燥周期结束时表面明显干燥。

S. B. Lyons用这种方法进行了大量的工作，B. S. Skerry也是如此。Timmins后来也用这种方法进行了工作。

与传统盐雾比较

这两种测试很容易比较，可以看出几个基本的区别。

ASTM盐雾试验有一个饱和的环境(100%相对湿度)，试验中的样品要经受连续的喷雾。然而，在附着力试验中，有一个循环的方法来处理试件的湿润和干燥。通过这种循环测试，样品有机会通过渗透作用吸收比连续喷雾测试更多的水。

尽管与ASTM相比，在附着力试验中样品经受盐雾的时间只有一半，但是W. T. Shieh已经发现，如果连续使用湿/干循环，尽管使用相对稀释的喷雾溶液，高腐蚀性的浓溶液将最终在表面上积聚。

M. Stratmann还发现，在湿/干循环试验中，铁的腐蚀在干燥和再湿的过程中发生得最快，而不是在实际的湿润期。其原因是，在表面干燥过程中，稀盐溶液的浓度会被超过，最终会出现盐分沉淀。这种盐分在表面涂层上的积聚，一般会导致腐蚀速度的增加。

ASTM盐雾试验使用浓度相对较高的5%溶液，以纯氯化钠作为盐。Prohesion使用低浓度溶液和自然形成的大气盐的混合物，因此将这些混合物加入到试验溶液中似乎是现实的。

但需要强调的是，提到的两种盐是指工业环境中的大气盐。可以使用其他盐。加速腐蚀试验溶液中所用盐的选择一般应由涂层实际暴露的环境决定。

在干循环过程中，高空气流量和高温会显著改变室内的湿度水平。这种干燥效应不仅会改变湿度水平，而且空气的引入会增强氧化过程，从而加快腐蚀速度。

在ASTM盐雾试验中，饱和环境下的湿度总是很高。然而，在此之前，从干燥循环开始时的高相对湿度条件，到一小时干燥循环结束时，相对湿度下降到40%和45 %之间。这一湿度水平低于巴顿认为会发生大气腐蚀的水平。

因此，在预干燥循环期间，富含空气的大气和35°C的温度会导致湿度条件的变化。在整个循环过程中，腐蚀速率从高腐蚀期变化到循环末期的低腐蚀或无腐蚀期。这种情况在自然界必然会发生。

结论

盐雾试验提供了在自然界中不现实的答案，而Prohesion提供了与长期室外暴露相关的现实结果。这些结果还表明，随着原材料输入的变化，涂层的长期性能会受到与盐雾试验所预测的完全相反的影响。从附着力测试中获得的结果表明，作为一种加速腐蚀测试方法，它与自然老化相关，因此提供了真实的结果。

没有一项实验室试验能够解决世界范围内的所有腐蚀问题。电解液的选择、选定的测试温度和循环类型都是需要考虑的相关因素。应用不当仍会导致故障，不合格的原材料会导致其他故障，环境中的极端情况会导致更多故障，但附着力测试可以提供与自然老化相关的基准。

自然腐蚀、悬浮相关试验结果

这些图显示了在印第安纳州西北部的一个工业场所，Prohesion、盐雾(ASTM B117)和户外暴露之间的测试结果的相关性。与盐雾试验结果相比，附着力试验结果更能代表室外腐蚀。

使用0.40%硫酸铵和0.05%氯化钠溶液，在环境温度下喷涂一小时，在35℃下干燥一小时。

两种缓蚀剂的比较(中油醇酸体系)

中油醇酸系统；聚氯乙烯含量为45%；体积固体含量为42%；抑制剂加载量为1.5磅/加仑；以1.5密耳干膜厚度应用于地面测试面板。

盐雾暴露600小时后，抑制剂A远远优于抑制剂B。

经过4年的工业暴露，两个系统都表现出良好的性能，抑制剂B略胜一筹。与盐雾结果相关性差。

经过600小时的粘附暴露后，抑制剂B略好于抑制剂a。粘附结果与工业暴露更密切相关。