防腐涂料腐蝕+老化性能測試方法研究：防腐涂料在新興海洋工程、現(xiàn)代交通運輸、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)實驗室加速試驗中，鹽霧腐蝕試驗、氙燈老化試驗、紫外老化試驗一般都是相互獨立的，很少綜合鹽霧和光照條件進行加速試驗，而且鹽霧試驗也多以連續(xù)中性鹽霧條件為主;2)多數(shù)廠家主要依靠實驗室加速試驗，很少進行戶外自然腐蝕曝曬，即使開展了戶外自然腐蝕項目，也較少能夠把大氣數(shù)據(jù)與實驗室結(jié)果進行比對研究，以驗證實驗室測試是否能夠再現(xiàn)產(chǎn)品在戶外真實使用條件下的腐蝕、老化狀況。
本文首先列舉幾種不同的實驗室加速鹽霧試驗方法，及它們與戶外大氣腐蝕之間的相關(guān)性。并解釋腐蝕+老化組合實驗室加速試驗方法及其合理性。最后討論戶外大氣腐蝕試驗的重要性，建議開展戶外大氣腐蝕試驗，以驗證實驗室方法相關(guān)性。
1 幾種實驗室加速鹽霧試驗方法
1.1 連續(xù)中性鹽霧試驗
目前ASTM B117仍然是鹽霧腐蝕測試的主要標準之一，大多數(shù)企業(yè)或檢測機構(gòu)仍在使用。大約從1914年開始鹽霧噴淋方法首次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標準。這種傳統(tǒng)的鹽霧標準要求樣品，在35℃條件下連續(xù)暴露在濃度為5%的鹽霧中。幾十年來，該試驗方法一直沿用之前的測試條件，長久以來人們也認識到“鹽霧噴淋法”的測試結(jié)果與樣品戶外暴露實際的腐蝕效果相關(guān)性不好。
1.2 循環(huán)鹽霧試驗
循環(huán)腐蝕測試是一種比傳統(tǒng)恒態(tài)的暴露更真實的鹽霧噴淋測試。因為大部分產(chǎn)品實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，實驗室加速測試相關(guān)性會更高。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，實驗室操作人員把樣品從鹽霧噴淋箱移到潮濕試驗箱，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完成這些測試步驟，降低了工作強度，也減少了試驗的不確定性。
1.2.1 Prohesion測試
Prohesion測試是循環(huán)鹽霧試驗的一種，二十世紀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)防護涂料的腐蝕性測試。具體的試驗條件如表1所示：
防腐涂料腐蝕+老化性能測試方法研究
步驟1：噴霧1小時，鹽溶液濃度0.05%氯化鈉，箱體內(nèi)溫度在25度或室溫條件下
步驟2：干燥1小時，鹽溶液濃度為0，箱體內(nèi)溫度在35度
步驟3：重復上述步驟1和2。
與連續(xù)中性鹽霧試驗相比，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、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，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測試具體的試驗條件如表2所示：
步驟?? ?循環(huán)?? ?鹽溶液濃度?? ?箱體內(nèi)溫度及相對濕度
第1步?? ?噴霧，4小時?? ?5%氯化鈉?? ?35℃
第2步?? ?干燥，2小時?? ? ?? ?60℃
第3步?? ?飽和潮濕，2小時?? ? ?? ?50℃，相對濕度95%
第4步?? ?重復上述步驟
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。這是因為紫外線對涂料的破壞，降低了涂料對金屬底材的保護，從而使產(chǎn)品更易腐蝕。腐蝕+老化循環(huán)由200小時Prohesion測試和200小時QUV紫外曝曬交替進行。具體的試驗條件如表3所示：
步驟?? ?循環(huán)?? ?燈管類型或鹽溶液濃度?? ?箱體內(nèi)溫度
第1步?? ?噴霧，1小時?? ?0.05%氯化鈉和0.35%硫酸銨?? ?25℃（或室溫條件下）
第2步?? ?干燥，1小時?? ? ?? ?35℃
第3步?? ?重復第1步和第2步，200小時
第4步?? ?UV紫外光照，4小時?? ?UVA-340燈管?? ?60℃
第5步?? ?冷凝，4小時?? ? ?? ?50℃
第6步?? ?重復第4步和第5步，200小時
第7步?? ?返回第1步
表3 腐蝕+老化循環(huán)試驗條件
圖1給出了Prohesion測試和連續(xù)中性鹽霧試驗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Prohesion測試和200小時QUV紫外暴露交替進行，并且試驗從Prohesion測試開始。
ASTM D5894標準也是一個循環(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測試交替進行，并且規(guī)定試驗從紫外曝曬開始。
1.4 其它循環(huán)鹽霧試驗
還有的試驗方法，除了Prohesion測試和紫外曝曬之外，還有冰凍循環(huán)，三者交替進行，如ISO 20340標準中附錄A的測試程序A。具體的試驗條件如表4所示：
步驟?? ?循環(huán)?? ?燈管類型或鹽溶液濃度?? ?箱體內(nèi)溫度
第1步?? ?UV紫外光照,4小時?? ?UVA-340燈管?? ?60℃
第2步?? ?冷凝，4小時?? ? ?? ?50℃
第3步?? ?重復第1步和第2步，72小時
第4步?? ?噴霧，1小時?? ?0.05%氯化鈉和0.35%硫酸銨?? ?25℃（或室溫條件下）
第5步?? ?干燥，1小時?? ? ?? ?35℃
第6步?? ?重復第4步和第5步，72小時
第7步?? ?冰凍，24小時?? ? ?? ?-20℃
第8步?? ?返回第1步
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驗室加速鹽霧試驗方法，通過之前研究者的試驗結(jié)果，不難看出，對于防腐涂料，腐蝕+老化組合試驗方法是目前實驗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情況。
另外，戶外測試是實驗室加速測試的基礎(chǔ)。我們在進行實驗室加速腐蝕、老化試驗的基礎(chǔ)上，也應(yīng)結(jié)合開展戶外大氣腐蝕、老化試驗，并用以指導實驗室加速測試。
我國幅員遼闊，大氣條件復雜，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)性好的加速試驗方法。
