鹽（yán）霧試驗的實質是“可控（kòng）電化學腐蝕加速”。在 35 ℃封閉腔體中，鹽溶液通過噴霧形成均勻鹽膜，成（chéng）為陽極去極化與陰極氧還原的電解質。濃度（NaCl %）與酸堿（jiǎn）值（pH）不僅決定溶液電導率（lǜ），還（hái）影響氧（yǎng）溶解度、Cl⁻ 滲透速率（lǜ）及（jí）氫過電位，從而呈指數級改變腐蝕電流密度。依據 GB/T 10125、ISO 9227、ASTM B117 及最新電化學研究成果，係統闡述“濃度（dù）- pH- 腐蝕速率”耦合關係，並提供實驗室可執（zhí）行的（de）穩態控製方案。
二、濃度對腐蝕速率的非線性（xìng）影響
2.1 氧（yǎng）去極化控製（zhì）模型
腐蝕速率 i_corr 由氧極限擴散電流密度 i_L 與 Cl⁻ 催化因子 k_Cl 共同決（jué）定：
i_corr ≈ k_Cl · i_L = k_Cl · (n F D_O₂ C_O₂ / δ)
其中 D_O₂ 為氧擴散係數，C_O₂ 為氧溶解度，δ 為擴散層厚度。
2.2 濃度（dù）分區效應
① 低濃度區（< 5 %，質（zhì）量分數）
C_O₂ 隨 NaCl 增加而上升（鹽析效（xiào）應弱），D_O₂ 下降緩（huǎn）慢，綜合結果 i_L 增大，黃銅、鋼鐵腐蝕速率（lǜ）呈正斜率線性增加，見圖 1a。
② 飽和點（5 %，常溫）
此時溶液氧含量達到（dào）峰值，C_O₂ = 8.3 mg L⁻¹，對應電導（dǎo）率 κ ≈ 63 mS cm⁻¹，腐蝕電流達到最大。
③ 高濃度區（> 5 %）
C_O₂ 指數下降（鹽析增強），D_O₂ 同（tóng）時降低，i_L 快速衰減；盡管 Cl⁻ 濃度升高使 k_Cl 增大，但（dàn）不足以抵消 i_L 下降，宏觀表現為腐（fǔ）蝕速率回落。例如 10 % NaCl 時，低碳（tàn）鋼腐蝕失重（chóng）僅為 5 % 時的 78 %。
2.3 工程啟示
標準中性鹽（yán）霧（NSS）選定 5 % ± 1 %，是“腐蝕加速-氧去極（jí）化-可重複性”三維平衡的最（zuì）優點；若客戶（hù）錯誤提高至 10 %，反而降低試驗強度，造成質量誤判。
三、pH 值對腐蝕行為的催化機製
3.1 氫離子陰極去極化
當 pH < 4.0 時，陰極反（fǎn）應由氧還原主導轉為（wéi）氫析出主導：
2 H⁺ + 2 e⁻ → H₂↑
該反應過電位低，腐蝕電位負移 60 mV/pH，i_corr 呈 10^(ΔpH) 倍增長。實驗（yàn）測得 pH 3.0 醋酸鹽霧（AASS）對鍍鋅層腐蝕（shí）速率是 pH 6.5 NSS 的 1.8 倍，與（yǔ）理論預測 1.9 倍高（gāo）度吻合。
3.2 絡合效應
酸性條件下，Zn²⁺ + 2 Cl⁻ → [ZnCl₄]²⁻，絡離子減少陽極極化，加速溶（róng）解；同時氫析出導致局部（bù）堿化，誘發二次（cì）沉澱，形成“酸-堿交替”自催化循環。
3.3 標準限值與漂移控製（zhì）
GB/T 10125 規定：
NSS：pH 6.5–7.2（25 ℃）；
AASS：pH 3.1–3.3；
CASS：pH 3.0–3.2（含 Cu²⁺）。
漂移來源：
（1）CO₂ 溶解形成（chéng）碳酸，pH 下降 0.2–0.3/24 h；
（2）NH₃ 實驗室空氣，pH 上升；
（3）樣品溶解金屬離子水解。
控製措施：
a. 使用 0.1 mol L⁻¹ NaOH 或 HCl 微調，禁止磷酸（suān）、硫酸以防幹擾；
b. 校準電極每周一次，斜率 ≥95 %；
c. 溶（róng）液加蓋儲存，試（shì）驗 8 h 內用完；
d. 配置自（zì）動 pH-STAT 係統，實時滴定，波動 ≤ ±0.05。
四、綜合控製策略
4.1 配製流程（chéng）
① 溶劑：電導率（lǜ） ≤ 2 μS cm⁻¹ 的超純水；
② 稱量：分析純 NaCl，105 ℃ 烘幹 1 h，稱取 50 g ± 0.5 g，定（dìng）容至 1 L；
③ 調 pH：用酸度計監測，逐滴加入試劑，攪拌 2 min 穩定後（hòu）讀數；
④ 過濾：0.45 µm 膜（mó）過濾，去除不溶顆粒，防止噴嘴堵塞。
4.2 在線監測
安裝電導率- pH 複合探（tàn）頭，數（shù）據 1 min 記錄（lù）一次，超限自動報警；
每 24 h 更換新（xīn）鮮溶液，廢棄（qì）液收集後用 NaOH 中和至 pH 7，符合《汙水綜合排放標準》GB 8978-1996 三（sān）級（jí）排放限值後排（pái）放。
4.3 不確定度評估
依據 JJF 1059.1-2012，對濃度引用擴展不（bú）確（què）定度 U = 0.08 %（k=2），pH 值 U = 0.04，納入試驗報告，確保數（shù）據可追溯。
五、其他影響因（yīn）子提示
噴霧（wù）壓力：70–170 kPa 內，沉降量 1–2 mL/80 cm²·h，壓力升高腐蝕速（sù）率線性增加 5 %/10 kPa；
溫濕度：35 ℃±2 ℃，RH ≥ 95 %，每升高 1 ℃ 腐蝕（shí）電流（liú）增（zēng）加（jiā） 6 %；
樣品擺放角度：20°±5° 時鹽霧留存量（liàng）最大，垂（chuí）直與水平擺放可造（zào）成 15 % 結果差異。
鹽溶液濃度與 pH 並非“配製一次即可（kě）”，而是貫穿鹽（yán）霧試驗全過程的核心變量。實驗室（shì）唯有建立“配製-監測-更換-記錄”閉環體係，才能消除（chú）因氧去極化波動或酸度漂移（yí）帶來的數據離散，真正實現“一次做準、一次做對”的可靠性評估目標。
|
