當(dāng)塗(tú)層受(shòu)紫外(wài)光照(zhào)射質量(liáng)下降時(shí)，常常(cháng)更加(jiā)不耐腐蝕。上世紀九十年(nián)代初(chū)，ISO和(hé)ASTM就(jiù)規(guī)範(fàn)了(liǎo)腐蝕(shí)與加(jiā)速(sù)老化綜(zōng)合(hé)試(shì)驗(yàn)方(fāng)法。當(dāng)前，該方(fāng)法(fǎ)仍(réng)被視為(wéi)確定工業維護(hù)塗(tú)層有效(xiào)性的最(zuì)有(yǒu)效的試驗(yàn)方法。

本(běn)文回顧(gù)了不同(tóng)工(gōng)業維護(hù)塗(tú)層係(xì)統目前進行(háng)該試驗(yàn)的(dí)結(jié)果，包(bāo)括較(jiào)低揮發(fā)性有機化(huà)合物(wù)塗層(céng)，如(rú)水(shuǐ)性丙(bǐng)烯(xī)酸塗層和(hé)矽基塗層。此(cǐ)外(wài)，一(yī)些行(háng)業專家(jiā)針(zhēn)對腐蝕/老化試驗提(tí)出了他們(mén)的見(jiàn)解(jiě)，同時(shí)推(tuī)薦(jiàn)針(zhēn)對(duì)特殊(shū)應用而(ér)開(kāi)發改進(jìn)的試驗循(xún)環(huán)。

背景

腐(fǔ)蝕加速(sù)試驗(yàn)是用於測(cè)試耐(nài)腐蝕(shí)性(xìng)能(néng)的(dí)優選方法。在(zài)加(jiā)速試驗(yàn)中，相比運行(háng)環(huán)境，實驗(yàn)室暴露(lòu)條件與實(shí)際環境越接近(jìn)，得(dé)到(dào)的(dí)數(shù)據則(zé)越有(yǒu)用。

傳(chuán)統的
，應用最廣泛的腐(fǔ)蝕加速方(fāng)法是(shì)鹽霧法，即在35°C下連續(xù)噴灑(sǎ)5%的(dí)鹽(yán)溶液。該試驗(ASTM B 117)在1914年左(zuǒ)右首次應用(yòng)於腐(fǔ)蝕(shí)試驗(yàn)。即使(shǐ)長期以來人們(mén)都知道(dào)傳統鹽(yán)霧法不能很大程(chéng)度的(dí)模擬(nǐ)運行環境，然(rán)而(ér)在很(hěn)多材料(liào)規(guī)範(fàn)中它(tā)都被列為必(bì)備試驗(yàn)方(fāng)法。

上世(shì)紀六(liù)十(shí)年代(dài)初，工程(chéng)師和(hé)科學家(jiā)們就嘗(cháng)試建(jiàn)立循環腐蝕(shí)試驗(yàn)方法，以(yǐ)更準確(què)地預(yù)估出(chū)材料的腐蝕性(xìng)。相(xiāng)比傳(chuán)統(tǒng)的穩態(tài)暴露方(fāng)法(fǎ)，循(xún)環腐(fǔ)蝕試驗(yàn)更具(jù)有現(xiàn)實意義。由(yóu)於實際(jì)暴(bào)露環(huán)境通常包括潮濕(shī)和幹燥(zào)兩種條件，因(yīn)此應在這(zhè)些自然循環條件試(shì)驗(yàn)後(hòu)再進行實驗(yàn)室加速(sù)試(shì)驗。研究(jiū)證明，采用(yòng)循環腐蝕試驗，其相對(duì)腐(fǔ)蝕率(shuài)
，結(jié)構和形(xíng)態與(yǔ)戶外(wài)更接近。因此(cǐ)，相(xiāng)比(bǐ)傳統的(dí)鹽霧試驗，循環腐(fǔ)蝕試驗(yàn)通常與戶(hù)外環(huán)境(jìng)具有更好的相(xiāng)關(guān)性。

目前已(yǐ)設計(jì)開發出(chū)多種(zhǒng)不同(tóng)的(dí)循(xún)環(huán)腐(fǔ)蝕試(shì)驗方(fāng)法。簡(jiǎn)單(dān)循環法(fǎ)(如(rú)Prohesion，該方法尤(yóu)其適用於測(cè)定工業(yè)維護(hù)塗(tú)層)包括鹽(yán)霧(wù)和幹(gān)燥條(tiáo)件(jiàn)之間(jiān)的循(xún)環(huán)。更精(jīng)密(mì)的方法(fǎ)則(zé)需要采用(yòng)包(bāo)含多個步驟的循環(huán)，除(chú)鹽霧(wù)和幹(gān)燥外(wài)，還包(bāo)括靜(jìng)置(zhì)
，潮濕
，飽(bǎo)和濕度(dù)或(huò)其它(tā)條(tiáo)件(jiàn)。這(zhè)些試(shì)驗(yàn)均采用潮濕(shī)/幹燥循環，以開發(fā)模(mó)擬更(gēng)接(jiē)近戶外(wài)循(xún)環條件(jiàn)的實(shí)驗室條件。腐蝕(shí)與加(jiā)速老(lǎo)化綜(zōng)合試(shì)驗(yàn)方(fāng)法(fǎ)是(shì)循(xún)環試驗的(dí)一種，由Sherwin Williams公司(sī)的(dí)研(yán)究(jiū)人員於上世紀(jì)八十年代開發出(chū)，用(yòng)於(yú)檢測(cè)工業(yè)維護塗層。

腐(fǔ)蝕(shí)與(yǔ)加速(sù)老化(huà)綜合試(shì)驗

Sherwin Williams研(yán)究人員通(tōng)過Prohesion試驗(yàn)研(yán)究(jiū)三種塗層係(xì)統，發(fā)現在多個塗(tú)層(céng)作(zuò)用(yòng)時Prohesion本(běn)身並(bìng)不會(huì)將不(bù)同(tóng)類(lèi)別(bié)進行區(qū)別(bié)(醇(chún)酸(鉻酸鋅抑製劑(jì)) – 醇酸外塗層;丙(bǐng)烯酸(suān)乳膠(jiāo)(偏(piān)硼酸鋇抑製劑)– 丙(bǐng)烯(xī)酸(suān)乳膠外(wài)塗層;環氧聚(jù)酰胺(磷(lín)酸鋅抑製(zhì)劑(jì)) – 環氧聚(jù)酰胺(àn)外塗層)。

理(lǐ)論上，隨著紫(zǐ)外(wài)光曝曬塗層(céng)質量下降(jiàng)，會降(jiàng)低耐(nài)腐(fǔ)蝕性能，因此開發設計出新(xīn)的腐蝕與加(jiā)速(sù)老化綜合試驗方法。新(xīn)的試驗(yàn)方(fāng)法綜合(hé)了(liǎo)Prohesion(ASTM G85)和QUV®紫外光曝(pù)曬兩(liǎng)種試(shì)驗(yàn)法(fǎ)(ASTM G154)。

在進(jìn)行了(liǎo)新(xīn)的循(xún)環(huán)腐(fǔ)蝕(shí)與加速老化綜(zōng)合(hé)試(shì)驗(yàn)後，三個塗層(céng)係(xì)統的性(xìng)能(néng)排序(xù)與(yǔ)實際(jì)運行環境的排(pái)序保持(chí)一(yī)致(見(jiàn)表(biǎo)1)。同時發現(xiàn)，相比(bǐ)僅使(shǐ)用Prohesion法或傳(chuán)統鹽霧法，產品的(dí)總腐蝕率和(hé)形(xíng)態與戶外(wài)情況更(gēng)加接近(jìn)。Sherwin Williams的研究(jiū)員Brian Skerry總(zǒng)結(jié)認為(wéi)，腐蝕與(yǔ)加(jiā)速老(lǎo)化綜合試(shì)驗的排序結果與(yǔ)戶外的(dí)排序(xù)結(jié)果最(zuì)為接近。但也不(bù)難推斷出(chū)，曝曬溫度
，試驗時(shí)間和(hé)循環(huán)順序(xù)較好與最終(zhōng)應用環境(jìng)的(dí)相(xiāng)同。

表1:Sherwin Williams戶外與實(shí)驗室曝曬的排序關(guān)係

腐(fǔ)蝕與(yǔ)加速老化試(shì)驗(yàn)循(xún)環

腐蝕與加(jiā)速(sù)老化試驗(yàn)循環(huán)包(bāo)括(kuò)一(yī)周的Prohesion試(shì)驗和(hé)一(yī)周的(dí)QUV加(jiā)速老化(huà)試驗交(jiāo)替進(jìn)行(háng)，試(shì)驗條(tiáo)件如表(biǎo)2所述。一般試驗持續(xù)約2000小時(shí)。

隨(suí)著時間(jiān)的推(tuī)移(yí)，證明(míng)腐蝕(shí)與加(jiā)速老化綜合(hé)循環試驗(yàn)可(kě)對(duì)水(shuǐ)性塗(tú)層(céng)的(dí)性能進行有(yǒu)效(xiào)等(děng)級評估。該新方法(fǎ)應用於(yú)上世紀九十(shí)年代中期(ISO 11997-1&2和ASTM D5894)。顏(yán)色和(hé)光澤保持率均在ASTM D5894標(biāo)準中有所說明。

表(biǎo)2：腐蝕與加(jiā)速老化(huà)試驗循環(huán)的(dí)試驗條(tiáo)件(jiàn)

驗(yàn)證(zhèng)腐(fǔ)蝕(shí)與加(jiā)速老(lǎo)化(huà)綜(zōng)合試驗

克利夫蘭塗(tú)層學(xué)會(huì)(CCS)
，鋼(gāng)結(jié)構(gòu)油(yóu)漆(qī)委員會(SSPC)和(hé)幾家(jiā)製造商已(yǐ)對(duì)腐(fǔ)蝕(shí)與(yǔ)加速(sù)老化(huà)綜合(hé)循(xún)環試驗(yàn)進行了(liǎo)深(shēn)入(rù)研(yán)究(jiū)。研究已證明，(相比(bǐ)其它加速腐蝕試驗(yàn))該試驗方法(fǎ)可更真實(shí)模擬表(biǎo)麵(miàn)形態劣(liè)化
，腐蝕(shí)產(chǎn)品形成和相對塗(tú)層性能(néng)。采用綜(zōng)合試驗法得出的(dí)試(shì)驗結果與戶(hù)外評(píng)估(gū)結果更接近(見表3)。

表3：不同(tóng)試(shì)驗循(xún)環和實(shí)際海洋環(huán)境的相(xiāng)關性(xìng)

鋼結(jié)構油(yóu)漆委員會(SSPC)對15個(gè)不同的係(xì)統(tǒng)進(jìn)行(háng)了試(shì)驗，包括醇酸
，丙烯酸
，環氧和聚(jù)氨(ān)酯(zhǐ)橡膠(jiāo)。SSPC比較了腐蝕與(yǔ)加速老化綜合試驗
，傳(chuán)統鹽(yán)霧(wù)試驗
，采用(yòng)5%氯(lǜ)化鈉(nà)溶液的循(xún)環鹽(yán)霧(wù)試驗(yàn)
，Prohesion試驗(yàn)和(hé)兩(liǎng)種(zhǒng)循環浸漬試(shì)驗的結果與(yǔ)戶(hù)外(wài)腐蝕(shí)的結(jié)果(guǒ)(31個月)。

SSPC研(yán)究確認，腐蝕與(yǔ)加速(sù)老化(huà)綜合(hé)試(shì)驗(yàn)可(kě)提(tí)供(gōng)與(yǔ)惡劣戶外(wài)海洋暴露(lòu)條(tiáo)件最一致的環境(jìng)。

克(kè)利夫(fū)蘭塗層(céng)技術(shù)學會(CSCT)研究了多個(gè)實驗室加(jiā)速腐蝕試(shì)驗與(yǔ)惡(è)劣(liè)戶外運行環境(jìng)的相關性(xìng)。研(yán)究(jiū)的(dí)加(jiā)速(sù)試驗包(bāo)括(kuò)鹽(yán)霧(ASTM B117)
，潮濕-幹燥循(xún)環(huán)(5%鹽溶液(yè))
，Prohesion和腐蝕(shí)與(yǔ)加速老(lǎo)化綜合試驗。戶外試(shì)驗場(cháng)包(bāo)括新澤西州(zhōu)
，北(běi)卡羅(luó)萊(lái)納(nà)州海(hǎi)岸(àn)
，佛羅(luó)裏達(dá)州
，加利福尼(ní)亞內(nèi)陸(lù)
，加利福(fú)尼(ní)亞(yà)海(hǎi)岸
，俄(é)亥俄州(zhōu)
，密蘇裏州以及俄勒岡(gāng)州。試(shì)驗樣(yàng)品是以(yǐ)冷軋鋼為(wéi)底(dǐ)板(bǎn)的9種(zhǒng)塗層(céng)。

評估(gū)方法(fǎ)包括(kuò)常用於評(píng)估漏電
，生鏽
，起泡(pào)
，絲狀(zhuàng)腐(fǔ)蝕(shí)和鏡麵(miàn)光(guāng)澤的(dí)ASTM評(píng)估法。用Spearman相關(guān)係數來(lái)比較(jiào)戶外(wài)結(jié)果與實(shí)驗室(shì)結(jié)果(guǒ)。

比較(jiào)起泡和(hé)表麵(miàn)生(shēng)鏽程(chéng)度時，CSCT發現(xiàn)ASTM B 117鹽(yán)霧法與戶外(wài)環境相(xiāng)關(guān)性不(bù)大(dà)。采(cǎi)用5%氯化鈉(nà)溶(róng)液的潮濕-幹燥(zào)試驗(yàn)法(fǎ)比B 117鹽霧(wù)法的相(xiāng)關性稍好(hǎo)。腐(fǔ)蝕與(yǔ)加(jiā)速老(lǎo)化綜合法(fǎ)與大(dà)多(duō)數戶(hù)外(wài)試驗場(cháng)的相關性較(jiào)好(hǎo)。

美國國家公路與運輸(shū)協會(AASHTO)進(jìn)行15個腐(fǔ)蝕(shí)與(yǔ)加(jiā)速(sù)老化(huà)綜合試(shì)驗(yàn)循環，對專用於鋼鐵表麵(miàn)(如橋(qiáo)梁)的富鋅(xīn)底(dǐ)漆的(dí)塗(tú)層係(xì)統進(jìn)行評(píng)估。如Corbett所(suǒ)說(shuō)：“ASTM B117更(gēng)常被稱(chēng)作(zuò)“鹽霧”法，是(shì)腐蝕試(shì)驗公認的行業(yè)標(biāo)準，有(yǒu)些人(rén)認為該標準已(yǐ)過時，而傾(qīng)向(xiàng)於使(shǐ)用(yòng)ASTM D5894標(biāo)準(zhǔn)。ASTM D5894是綜合腐蝕(shí)試驗和(hé)紫(zǐ)外光(guāng)暴露試(shì)驗(yàn)的(dí)循(xún)環腐(fǔ)蝕(shí)試驗(yàn)法(fǎ)，該方(fāng)法與(yǔ)‘現實(shí)世(shì)界(jiè)’環(huán)境(jìng)條件(jiàn)更接近。”

腐(fǔ)蝕與加(jiā)速老化(huà)綜(zōng)合試(shì)驗法修(xiū)改(gǎi)

由(yóu)於在加速的形式(shì)下模擬(nǐ)大氣腐蝕，ASTM D5894一般公認(rèn)為(wéi)是(shì)傳(chuán)統(tǒng)鹽霧試驗(yàn)(B117)的實質(zhì)性(xìng)改進(jìn)。然(rán)而很少(shǎo)有(yǒu)一(yī)個(gè)試驗就能充(chōng)分(fēn)展(zhǎn)示(shì)出(chū)在(zài)復雜(zá)環(huán)境(jìng)中(內陸煉油廠)使(shǐ)用的塗層特點。“將有意義的試驗(yàn)方案綜合起(qǐ)來(lái)的第(dì)一(yī)步是(shì)定義塗層工(gōng)作的環境(jìng)。”

多(duō)年來(lái)，許(xǔ)多研究人員對腐蝕與加速老(lǎo)化(huà)循(xún)環(huán)法(fǎ)進行修(xiū)改(gǎi)，以適用(yòng)於特定材(cái)料或應用。以(yǐ)下為幾(jī)個相關示例：

荒(huāng)漠(mò)工業環(huán)境(jìng)是非常(cháng)特殊(shū)的(dí)一種情況(kuàng)。實踐證(zhèng)明，在科威(wēi)特等工(gōng)業(yè)區的條(tiáo)件下，塗層(céng)劣(liè)化似乎(hū)比(bǐ)開發大(dà)部分(fēn)塗(tú)層(céng)的西方(fāng)國家(jiā)更迅速(sù)。在(zài)11個工業塗(tú)層係(xì)統的研究(jiū)中(zhōng)，將來自科威特工業(yè)地(dì)帶(dài)的五個(gè)區域的兩(liǎng)年(nián)半的(dí)數據(jù)與主(zhǔ)要(yào)工(gōng)業環(huán)境條件的相(xiāng)關塗(tú)層性能進行比較(jiào)。

實(shí)驗室試(shì)驗(yàn)包(bāo)括(kuò)對較早期(qī)腐蝕(shí)與(yǔ)加速老(lǎo)化(huà)試驗項目(mù)進(jìn)行(háng)修(xiū)改等(děng)。采(cǎi)用了不同的循環和方(fāng)案(àn)，以便(biàn)更(gēng)好地(dì)模擬(nǐ)科威(wēi)特(tè)的工(gōng)業(yè)環(huán)境(jìng)。實驗(yàn)室試驗綜合了(liǎo)采用(yòng)5%氯化鈉和(hé)3000ppm硫酸溶液進行(háng)100小時(shí)的(dí)鹽霧試(shì)驗(yàn)，然(rán)後室溫下幹燥16小時，再(zài)在(zài)60°C下的QUV條(tiáo)件(jiàn)下(xià)暴露12小(xiǎo)時，最(zuì)後(hòu)在40°C下(xià)冷凝(níng)12小時。研究人員發(fā)現該試驗(yàn)循環可提(tí)供與科威(wēi)特(tè)工(gōng)業環(huán)境極為(wéi)相關的(dí)條(tiáo)件(jiàn)。

國際(jì)集裝箱出租(zū)商協會(IICL)針(zhēn)對(duì)集裝箱塗(tú)層已(yǐ)采用腐蝕與加速(sù)老(lǎo)化綜合循(xún)環(huán)試驗(yàn)的(dí)更新(xīn)版(bǎn)本進(jìn)行試(shì)驗(yàn)。由於集(jí)裝箱需(xū)要在(zài)海上(shàng)運輸的特點(diǎn)，從而(ér)增(zēng)加了腐(fǔ)蝕(shí)的潮(cháo)濕時間(試驗(yàn)規定在30°C下(xià)噴霧(wù)4小時，在(zài)40°C下幹燥2小(xiǎo)時)。

美(měi)國聯(lián)邦(bāng)公(gōng)路管(guǎn)理局(jú)發現ASTM D5894標準(zhǔn)的“邏輯試驗方(fāng)法”是針對較熱氣(qì)候的(dí)，從而製定(dìng)出了(liǎo)針(zhēn)對較冷氣候的(dí)包(bāo)含冷凍/融(róng)化循(xún)環的改(gǎi)進版暴露程(chéng)序(xù)。其變更包(bāo)括測(cè)試(shì)橋梁(liáng)塗層的機(jī)械(xiè)應(yīng)力和(hé)考慮了(liǎo)熱循環(huán)。進行紫(zǐ)外(wài)光和(hé)連續(xù)冷凝的(dí)循環後進(jìn)入低溫期，最(zuì)後再進行(háng)鹽(yán)霧(wù)和幹燥循環。該循環條(tiáo)件參(cān)見法國標(biāo)準NF T 34–600–1997的(dí)附(fù)錄B。

Rohm和Haas對ASTM D5894試驗稍加修改(gǎi)，采(cǎi)用(yòng)較(jiào)低(dī)的冷(lěng)凝和紫外光暴露(lòu)溫度。針對其塗層(céng)，Rohm和Hass“發(fā)現該循(xún)環(huán)試驗的結果與戶外暴露(lòu)的(dí)結果(guǒ)更(gēng)接(jiē)近。”

結(jié)論(lùn)

在其製定(dìng)了20年後，工(gōng)業(yè)專家仍一致認為(wéi)，腐蝕(shí)與(yǔ)加(jiā)速老化(huà)綜(zōng)合(hé)試(shì)驗法(fǎ)是(shì)測試易受光(guāng)照(zhào)影響發生(shēng)退化的塗層耐(nài)腐蝕性的(dí)較佳(jiā)方式(shì)。該方(fāng)法已(yǐ)經過一係列的相關(guān)加(jiā)速和(hé)戶外(wài)試驗結果的(dí)驗(yàn)證。

研究人員通過修改ASTM和ISO中(zhōng)的原方法，加入(rù)酸性溶液(yè)
，進行冷凍(dòng)/融(róng)化(huà)循(xún)環和其它(tā)調整(zhěng)，開發出(chū)與產(chǎn)品的(dí)最終(zhōng)使(shǐ)用(yòng)環境(jìng)更接(jiē)近(jìn)的(dí)條(tiáo)件(jiàn)，對試驗結(jié)果(guǒ)進行了(liǎo)成功驗證(zhèng)。

Sherwin Williams公(gōng)司的Skerry 對(duì)此(cǐ)進行了較(jiào)好的(dí)總(zǒng)結：“雖然(rán)強烈推薦(腐(fǔ)蝕與加(jiā)速老化綜合試(shì)驗法)，但這(zhè)個(gè)實(shí)驗方法並不(bù)是萬(wàn)靈(líng)藥。性能關(guān)聯(lián)性的(dí)量(liáng)化
，試(shì)驗(yàn)循環條(tiáo)件以(yǐ)及試(shì)驗時長因素優(yōu)化(huà)方麵，還(huán)有(yǒu)待進一(yī)步(bù)改(gǎi)善。盡管如此，該方法(fǎ)仍(réng)是(shì)目前最(zuì)可(kě)行(háng)的試(shì)驗(yàn)方(fāng)法。它(tā)提(tí)供了多種(zhǒng)可(kě)能(néng)性(xìng)，使我們能針對特(tè)定(dìng)用(yòng)戶(hù)需求進行客(kè)觀化修改。”