綜合老化腐蝕試驗

加速腐蝕試驗是用于測試涂層耐腐蝕性的一個很好的方法。在加速腐蝕試驗中，實驗室暴露條件與實際環境越接近，所得的耐腐蝕性數據越有用。傳統的、應用最廣泛的加速腐蝕方法是鹽霧法，即在35℃ 下連續噴鹽霧，鹽溶液濃度為5%。1914年，該試驗方法(ASTM B 117—2011)首次應用于腐蝕試驗。即使長期以來人們都知道傳統的鹽霧法不能最大程度地模擬實際使用環境，然而在很多材料規范中，它都被列為必備的試驗方法。

20世紀60年代初，工程師和科學家們就嘗試創立循環腐蝕試驗方法，以便更準確地預估出材料的耐腐蝕性。相比傳統的穩態暴露方法，循環腐蝕試驗更具有現實意義。研究表明：采用循環腐蝕試驗(包括潮濕和干燥兩種條件)，材料的相對腐蝕率、結構和形態與實際暴露環境更接近。因此，相比傳統的鹽霧試驗，循環腐蝕試驗通常與實際環境具有更好的相關性。

目前已開發出多種不同的循環腐蝕試驗方法：簡單循環腐蝕試驗法，如Prohesion循環，包括鹽霧和干燥條件之間的循環，該方法尤其適用于測定工業防護涂層;更精密的方法則需要采用包含多個步驟的循環，除鹽霧和干燥循環外，還包括靜置、潮濕、飽和濕度或其它條件循環。這些試驗均采用潮濕/干燥循環，以開發模擬更接近戶外循環條件的實驗室條件。綜合老化腐蝕試驗方法是循環腐蝕試驗方法的一種，由Sherwin Williams公司的研究人員于20世紀80年代開發成功，被視為檢驗工業防護涂層實用性的最有效試驗方法。

1綜合老化腐蝕試驗

Sherwin williams公司的研究人員通過Prohesion 試驗研究發現，Prohesion方法無法區分以下三種涂層體系的耐腐蝕性[醇酸(鉻酸鋅防銹劑)一醇酸外涂層;丙烯酸乳膠(偏硼酸鋇防銹劑)一丙烯酸乳膠外涂層;環氧聚酰胺(磷酸鋅防銹劑)一環氧聚酰胺外涂層。

理論上，因涂層受紫外光曝曬發生老化時，會相應降低其耐腐蝕性，因此需要開發出新的綜合老化腐蝕試驗方法。此新的試驗方法綜合了Prohesion (ASTM G 85—1998)和QUV紫外光曝曬(ASTM G 154—2006)兩種試驗方法。

在進行了新的綜合老化腐蝕循環試驗后，上述三種涂層體系的耐腐蝕性排序與實際使用環境的排序保持一致(見表1)，并發現，相比僅使用Prohesion 方法或傳統鹽霧方法，綜合老化腐蝕試驗方法的總腐蝕程度和形態與戶外情況更接近。

Sherwin Williams公司的研究員Brian Skerry總結認為：綜合老化腐蝕試驗的耐腐蝕性排序結果與戶外的排序結果最為接近，但也不難推斷出，曝曬溫度、試驗時間和循環順序較好與最終的應用環境相同。

2綜合老化腐蝕試驗循環的試驗條件

綜合老化腐蝕試驗循環(約2 000 h)包括一周的 Prohesion試驗和一周的Quv(紫外光)加速老化試驗交替進行，其試驗條件如表2所示。

試驗表明：綜合老化腐蝕試驗循環可對水性涂層的性能進行有效等級評估。該方法于20世紀90年代中期被ISO 1 1997—1&2--2005和ASTM D 5894— 2005標準采用。

3綜合老化腐蝕試驗方法的驗證

克利夫蘭涂層學會(CCS)、鋼結構油漆委員會 (SSPC)和幾家制造商已對綜合老化腐蝕試驗進行了深入研究。研究表明：相比其它加速腐蝕試驗，綜合老化試驗方法可更真實地模擬表面腐蝕形貌、腐蝕產物形成和涂層性能差異。采用綜合老化腐蝕試驗法得出的試驗結果與戶外評估結果更接近(見表3)。

鋼結構油漆委員會(SSPC)對15個不同涂層體 系，包括醇酸、丙烯酸、環氧和聚氨酯體系進行了試驗。分別比較了綜合老化腐蝕試驗、傳統鹽霧試驗、采用5%氯化鈉溶液的循環鹽霧試驗、Prohesion試驗和循環鹽霧與紫外光曝曬綜合試驗五種實驗室加速腐蝕試驗結果與戶外31個月的腐蝕結果的相關性。 SSPC研究表明：綜合老化腐蝕試驗對戶外海洋暴露腐蝕的模擬效果較好。

克利夫蘭涂料技術學會(CSCT)研究了多個實驗室加速腐蝕試驗方法與嚴酷戶外應用環境的相關性。研究的加速腐蝕試驗包括鹽霧(ASTM B 117— 2011)、潮濕一干燥循環(5%氧化鈉溶液)、Prohesion 試驗和綜合老化腐蝕試驗。戶外試驗場包括美國新澤西州、北卡羅萊納州海岸、佛羅里達州、加利福尼亞內陸、加利福尼亞海岸、俄亥俄州、密蘇里州及俄勒岡州。試樣是以冷軋鋼板為底材的9種涂層。評估方法采用ASTM方法，評估漏電、生銹、起泡、絲狀腐蝕和鏡面光澤等項目;采用Spearman相關系數來比較實驗室結果與戶外結果。比較起泡和表面生銹程度時，CSCT發現ASTM B 117—2011鹽霧法與戶外環境相關性不大;采用5%氯化鈉溶液的潮濕一干燥試驗法比ASTM B 117—2011鹽霧法的相關性稍好;綜合老化腐蝕試驗與大多數戶外試驗場的相關性較好E. 。

美國國家公路與運輸協會(AASHTO)進行15個綜合老化腐蝕試驗循環，對專用于鋼鐵表面(如橋梁)的富鋅底漆涂層體系進行評估。如Corbett所說： “ASTM B 117—201 1鹽霧法是腐蝕試驗公認的行業標準，但有些人認為該標準已過時，而傾向于采用 ASTM D 5894--2005標準(包括腐蝕試驗和紫外光曝曬)，其與實際環境條件更接近”。

4綜合老化腐蝕試驗方法的改進

對于大氣腐蝕的模擬，ASTM D 5894--2005被公認為是對傳統鹽霧試驗(ASTM B 1 17—2011)的實質性改進。然而很難用一種試驗方法充分模擬在復雜環境中(如內陸煉油廠)所用涂層的耐腐蝕性能E 9|。多年來，許多研究人員對綜合老化腐蝕試驗方法進行了改進，以適用于特定材料或應用領域，以下為幾 個相關實例：

實例1：荒漠工業環境是非常特殊的一種情況。實踐表明，在科威特等工業區的條件下，涂層老化似乎比在西方國家更迅速。在對11個工業涂層體系的研究中，將來自科威特工業區的5個區域的兩年半的數據及相關涂層性能與主要工業環境條件進行了比較。實驗室試驗包括了對早期綜合老化腐蝕試驗方案進行改進，即采用了不同的循環和試驗方案，以便更好地模擬科威特的工業環境。實驗室試驗綜合采用5%氯化鈉溶液和3 000 mg/kg硫酸溶液進行100 h的鹽霧試驗，然后室溫下干燥16 h，再在Quv中600c下紫外光照12 h，40℃下冷凝12 h。研究人員發現該循環試驗可提供與科威特工業區環境相關性極好的條件。

實例2：國際集裝箱出租商協會(IICL)針對集裝箱涂層已采用改進的綜合老化腐蝕試驗方法進行試驗，針對集裝箱需要在海上運輸的特點，延長了腐蝕的潮濕時間(試驗規定在30℃下噴霧4 h，在40℃ 下干燥2 h)。

實例3：美國聯邦公路管理局發現ASTM D 5894— 2005標準的“合理的試驗方法”是針對較熱氣候的，從而開發了針對較冷氣候的包含凍/融循環的改進暴露程序，其變更還包括了測試橋梁涂層的機械應力和考慮了熱循環。低溫暴露后，進行紫外光和冷凝循環，最后進行鹽霧和干燥循環。該循環條件參見法國標準NFT 34—600—1997的附錄B。

實例4：Rohm&Haas公司對ASTM D 5894— 2005試驗稍加修改，采用較低的冷凝和紫外光曝曬溫度。Rohm&Hass公司發現“該循環試驗的結果與戶外暴露的結果更接近。

5結語

至今，工業專家仍一致認為，綜合老化腐蝕試驗方法是測試易受光照影響發生老化的涂層耐腐蝕性的較好方法。該方法已經過一系列的相關加速和戶外試驗結果的驗證。

研究人員通過改進ASTM和ISO中的方法，加入酸性溶液、進行凍/融循環和其它調整，開發出與涂層的最終使用環境更接近的試驗條件，對試驗結果 進行了成功驗證。

Sherwin Williams公司的Skerry對此進行了較好的總結：“雖然強烈推薦綜合老化腐蝕試驗方法，但這個實驗方法并不是萬能的，其相關性的量化、試驗循環條件以及試驗因素優化等方面，還有待進一步改進。盡管如此，該方法仍是目前最可行的試驗方法。它提供了多種可能性，使我們能針對特定用戶需求進行個性化修改。