腐蚀测试综合指南：方法、标准和设备（SST、CCT 等）

腐蚀对各行各业使用的金属和涂料的寿命和安全性构成重大威胁。了解材料承受腐蚀环境的能力对于确保可靠性和耐用性至关重要。本文涵盖了最广泛使用的腐蚀测试方法/技术、其程序、适用标准以及每次测试所需的设备。除此之外，我们将深入了解盐雾测试。 

什么是腐蚀测试？

腐蚀测试涉及不同的程序，用于评估材料（尤其是金属及其涂层）抵抗腐蚀破坏作用的能力。当金属与其环境发生化学反应时，就会发生腐蚀，导致生锈、变质，并最终导致部件失效。腐蚀试验的主要目的是确保防护涂层或材料能够承受腐蚀条件，从而保证暴露在恶劣环境下的零件的耐用性和正常功能。

这些测试以受控和加速的方式模拟腐蚀条件，以预测材料随时间的变化情况。通过这样做，工程师和制造商可以在将基础材料及其保护涂层用于实际应用之前评估它们的寿命、可靠性和有效性。这有助于防止意外故障、昂贵的维修和安全问题。

不同类型的腐蚀测试方法

腐蚀测试方法根据行业和具体要求而有所不同。例如，DIN 或 ISO 等组织制定的标准或汽车制造商的法规可能规定不同的测试技术。以下是一些常见的腐蚀试验类型及其标准、程序、应用等。

1.盐雾测试（SST）

盐雾测试，也称为盐雾测试或SST腐蚀测试，是一种高度标准化且广泛使用的加速腐蚀测试，将涂层或未涂层的金属样品暴露在密封室内的受控高腐蚀性环境中。这种环境是通过将盐水溶液（通常是氯化钠）的细雾喷洒到样品上来创建的。盐雾模拟海洋或工业大气中的恶劣条件，这会导致材料更快腐蚀。

盐雾试验的目的是什么？

盐雾测试的主要用途是评估防护涂层的耐久性和防腐蚀有效性。通过在测试过程中观察涂层能够抵抗铁锈或其他腐蚀产物的形成多长时间，制造商和工程师可以快速比较不同的涂层或材料，并预测产品在实际使用中随着时间的推移将如何表现。

盐雾测试的类型

根据DIN EN ISO 9227标准，盐雾试验有不同类型，包括中性盐雾（NSS）、醋酸盐雾（AASS）和铜加速盐雾（CASS）。

流程（如何进行NSS测试）

• 测试样品放置在架子上，仅在几个点接触，并与垂直方向成 15–25° 角，以防止冷凝水滴到下面的样品上。
• 标准试样尺寸通常为 75 × 150 mm，但根据具体测试要求可以使用其他尺寸。
• 将 pH 值为 6.5 至 7.2 的 5% NaCl 溶液 (50 ± 5 g/L) 在测试室内雾化，形成浓密的盐水雾。
• 在整个测试过程中，测试室内的温度保持在 35 ± 2°C。
• 喷嘴在 0.7 至 1.4 bar 的过压下工作，以每 80 cm2 表面每小时 1-2 mL 的收集速率输送盐溶液。
• 测试样本在测试前经过清洁和脱脂，以避免意外的化学反应。
• 暴露持续时间因产品规格而异，可能从几小时到几天或几周不等。
• 在测试过程中，我们会持续监控并记录温度、湿度和盐浓度，以确保条件一致。
• 暴露期结束后，将样品从腔室中取出，并在必要时进行冲洗，以洗掉松散的腐蚀产物。
• 目视评估检查样品的腐蚀迹象，例如红锈、白锈、起泡、腐蚀蠕变或点蚀。
• 其他评估可能包括记录第一次腐蚀出现之前的时间、缺陷计数、质量变化测量或微观结构分析。

标准

• ASTM B117
• UNI EN ISO 9227:2006
• JIS Z 2371
• ASTM G85

设备

• 带温度和湿度控制的盐雾试验箱。
• 盐溶液储存器和喷嘴。
• 用于溶液监测的 pH 计。

2.循环腐蚀测试（CCT）

循环腐蚀测试 (CCT) 是一种先进的实验室技术，可模拟并加速材料在现实环境中经历的腐蚀过程。与传统的腐蚀测试（例如盐雾测试）不同，CCT 通过在受控室内自动循环样品通过不同的环境条件来复制环境中的自然循环变化，模拟盐雾、干燥阶段以及潮湿或冷凝阶段。通过这样做，CCT 会产生腐蚀损坏模式，例如生锈、起泡和缝隙腐蚀，这些模式与自然发生的腐蚀损坏模式非常相似，但时间要短得多。该测试可以评估各种腐蚀机制，包括全面腐蚀、电偶腐蚀和缝隙腐蚀。 CCT主要是在汽车行业内开发的，目的是为了解决标准盐雾试验的局限性，该试验往往无法与车辆实际经历的大气腐蚀很好地关联起来。

流程

• 样品制备：测试前用蒸馏水或软化水清洁测试样本并用吸水纸擦干。
• 测试设置：将样品放入腐蚀室中，通过将样品暴露在受控盐雾、湿度、温度和干燥循环中来模拟自然污染。
• 盐雾暴露：定期将样品暴露在盐雾（通常为 35°C 左右的 1% NaCl 溶液）中一段设定的时间，以模拟氯离子污染。
• 湿度和水分相：将样品在高温（通常为 35–50°C）下暴露于高相对湿度（约 95%），以模拟潮湿、腐蚀性条件。
• 受控干燥阶段：将样品置于较低湿度 (20–55%) 和中等到高温 (35–60°C) 下，以模拟潮湿暴露之间的干燥期。
• 循环重复：根据具体的测试方案，在持续时间（每个循环 8 到 24 小时）和总数（从 18 到 63 或更多）不同的循环中重复上述阶段。
• 中间检查：按照指定的循环间隔（例如 6、21、30、48 或 63 个循环后）检查样品，以检查表面、边缘和界面是否有腐蚀产物和损坏。
• 测试后清洁：完成循环后，用软化水轻轻冲洗样品并在最终分析前干燥。
• 损伤评估（针对涂层样本）：对于涂漆样品，在测试前在涂层上划线，并使用胶带拉拔测试等方法在一定循环次数后测量腐蚀进展和油漆附着力损失。
• 结果分析：通过观察是否存在生锈、起泡、油漆浮起以及腐蚀从划线蔓延的程度来评估腐蚀，以确定涂层或材料的耐腐蚀性。

标准

• ASTM G85
• ISO 9227

设备

• 具有可编程温度、湿度和盐雾控制功能的循环腐蚀测试室。
• 盐雾喷嘴和溶液储存器。
• 用于监测 pH 值、温度和相对湿度的环境传感器。

3.电化学腐蚀测试

电化学腐蚀测试是一种通过分析金属和合金暴露于腐蚀环境时的电化学行为来评估金属和合金的耐腐蚀性能的技术。该方法涉及将测试样本（通常是金属或合金）浸入专门选择的电解质溶液中，模拟材料在实际使用中可能遇到的腐蚀条件。通过监测溶液内样品（工作电极）和参比电极之间的电位和电流，该测试提供了金属如何发生电化学反应的定量数据，这直接关系到其对腐蚀的敏感性。该测试背后的原理基于腐蚀的电化学性质，其中涉及氧化和还原反应。当金属腐蚀时，它会释放电子（氧化），电子流过金属并被电解质中的还原反应消耗。测量这些电子流（电流）和电势可以表征腐蚀速率和机制。此外，通过施加受控电压或电流，该测试可以加速腐蚀过程，在更短的时间内模拟长期环境影响。

流程

• 样本准备：清洁并准备金属或合金样本，以确保测试时表面一致且可重复。
• 电化学电池的设置：将样品（工作电极）、参比电极和对电极放入模拟测试环境的电解质溶液中。
• 连接至恒电位仪：将电极连接至恒电位仪仪器以控制和测量电位和电流。
• 平衡：让样品在电解质中稳定，以达到稳态腐蚀电位（开路电位）。
• 施加测试电压或电流：通过向工作电极施加受控电位或电流来执行所需的电化学测试（例如动电位极化、线性极化电阻）。
• 数据采集：记录当前响应与施加的电位或时间的关系，具体取决于测试类型。
• 数据分析：分析生成的曲线和测量结果，以提取腐蚀参数，例如腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻和腐蚀速率。
• 解释：使用数据评估腐蚀敏感性、钝化行为或电偶腐蚀风险，并比较材料或表面处理。
• 报告结果：记录有关材料选择、保护涂层或进一步测试需求的工程决策的结果。

标准

• ASTM F2129
• ASTM G71
• ASTM G59

设备

• 工作电极
• 参比电极
• 对电极
• 电解质溶液
• 恒电位仪

4.晶间腐蚀 (IGC) 测试

晶间腐蚀测试是一种专门的评估技术，用于检测和测量金属（特别是奥氏体不锈钢和镍基合金等合金）对晶间腐蚀（IGC）的敏感性。晶间腐蚀是局部腐蚀的一种形式，它攻击晶界（微晶或晶粒之间的界面）而不是晶粒本身。这种情况通常发生在原本耐腐蚀但经过特定热处理或焊接工艺的合金中，导致敏化，即由于碳化铬等化合物的沉淀，铬或其他保护元素在晶界处耗尽的情况。该测试很重要，因为晶间腐蚀会在没有明显外部迹象的情况下严重削弱金属的机械完整性，使材料在航空航天、核能、化学加工和基础设施等关键应用中容易出现意外故障。该测试的工作原理是，在受控的温度和时间下将金属样本暴露于腐蚀性化学溶液中，如果材料易受影响，则会促进沿晶界的腐蚀。然后通过目视或通过失重、微观结构检查或机械测试来评估攻击程度。

流程

• 样品准备：切割并准备金属样品至所需的尺寸和表面光洁度。
• 清洁：彻底清洁样本，去除可能影响测试的油脂、污垢或氧化物。
• 敏化（如果适用）：在特定温度（不锈钢通常为 500–800°C）下对样品进行热处理，以诱导敏化和碳化铬沉淀。
• 化学暴露：根据所选测试方法，在受控温度和持续时间下将样本浸入特定的腐蚀性化学溶液（例如草酸、硫酸铁-硫酸、硝酸、硫酸铜-硫酸）中。
• 冲洗和干燥：暴露后，用蒸馏水冲洗样本并适当干燥以停止反应。
• 评估：检查样品的腐蚀情况 - 这可能包括目视检查、晶界显微镜检查、测量重量损失或机械测试（例如夏比冲击试验）。
• 解释：将结果与标准进行比较，以确定对晶间腐蚀的敏感性。

标准

• ASTM A262（不锈钢）
• ASTM G28（镍合金）

设备

• 熔炉或热处理炉
  
• 化学浴/容器
  
• 温度控制系统
  
• 分析天平
  
• 显微镜（光学或金相）
  
• 蚀刻设备
  
• 安全设备

5.铜带腐蚀测试

铜带腐蚀测试是一种标准化的实验室方法，用于检查石油产品（例如燃料和润滑剂）对金属（特别是铜）的腐蚀作用。其主要目的是通过在受控的温度和时间条件下模拟石油产品与铜的相互作用来评估石油产品的相对腐蚀性程度。原油含有硫化合物，其中许多在精炼过程中被去除；然而，残留的硫化合物仍然会引起金属腐蚀。这种腐蚀性与总硫含量不成正比，而是取决于存在的硫物质的化学性质。在测试中，将抛光的铜带浸入测量体积的石油样品中并在指定条件下加热。加热期结束后，将带材取出、清洁并目视检查是否失去光泽或腐蚀。将铜带上产生的变色或失去光泽与 ASTM 定义的一组标准化色板进行比较，以对腐蚀程度进行分类。该测试广泛应用于石油行业，作为燃料、溶剂和油品质量控制和规范合规流程的一部分。

流程

• 准备铜带，将其抛光至受控的表面光洁度，去除所有瑕疵和氧化。
• 将 30 mL 不含悬浮水的石油样品放入干净、干燥的玻璃试管中。
  抛光后立即将铜条浸入试管内的样品中。
• 密封试管（或将其放入某些燃料的压力容器内）并在控温浴中以指定温度加热指定时间。
• 加热后，将试管或容器从浴中取出，并通过浸入水中（如果适用）进行冷却。
• 用镊子取出铜条，并立即用合适的溶剂清洗以去除残留的样品。
• 将带材干燥，并在一致的照明下与 ASTM 铜带腐蚀标准板进行目视比较失去光泽和颜色。
• 根据最接近匹配的标准牌对腐蚀等级进行分类。

标准

• ASTM D130（石油产品中铜的腐蚀性标准测试方法）

设备

• 铜带腐蚀压力容器
• 硼硅酸盐玻璃试管
• 温控测试槽
• 温度传感装置
• 抛光虎钳和磨料
• 镊子
• 洗涤溶剂
• 计时装置
• 查看管子和 ASTM 标准牌

6.浸没测试

浸没腐蚀测试是一种广泛使用的实验室方法，用于评估材料暴露在腐蚀性液体环境中时的耐腐蚀性能。在此测试中，材料样品（通常称为腐蚀试样）完全浸没在受控腐蚀溶液（例如盐水溶液或酸性介质）中预定的时间。试验结束后，通过目视检查和计算，分析材料失重、腐蚀速率、表面退化等因素，确定腐蚀类型和严重程度，完成材料在试验条件下性能的评价。该测试在汽车、航空航天、化学加工和电子等行业非常有价值，这些行业的材料和保护涂层必须能够承受潮湿、盐、酸或其他腐蚀剂的暴露。 

流程

• 样品制备：将样品优惠券切割并成型为标准尺寸，可以选择施加应力或缝隙形成器来模拟真实条件。
• 测试前清洁：使用尼龙刷或非氯化洗涤剂彻底清洁样本，然后用蒸馏水冲洗以去除污染物。
• 测试前测量：准确测量并记录每个样本的初始重量和尺寸。
• 配制测试溶液：配制腐蚀溶液（如3.5% NaCl），并根据测试标准调整pH、温度等参数。
• 浸没设置：将样品悬浮在溶液中，确保样品或容器壁之间不接触，并根据需要保持受控的温度、通气和搅拌。
• 暴露：让样本保持浸泡指定的持续时间，通常为 24 小时到几周。
• 测试后移除：小心地移除样本并进行目视检查（通常使用光学放大）以检测局部腐蚀。
• 测试后清洁：根据标准清洁样品中的腐蚀产物，无需去除母材。
• 最终测量：清洁后重新称重并测量样本以确定质量损失。
• 数据分析：使用测量的质量损失、暴露时间、表面积和样本密度计算腐蚀速率；评估腐蚀类型和严重程度。
• 报告：记录所有测试参数、观察结果、测量结果和腐蚀速率计算，以支持材料评估和选择。

标准

• ASTM G31（金属实验室浸没腐蚀测试标准实践）

设备

• 腐蚀优惠券
• 分析天平
• 腐蚀测试解决方案
• 测试容器
• 悬挂装置
• 温度控制系统
• 曝气和搅拌设备
• 清洁工具
• 光学显微镜或扫描电子显微镜 (SEM)
• 数据记录和分析工具

7. 缝隙腐蚀测试

缝隙腐蚀测试是一种受控实验室方法，通常用于确定不锈钢和相关合金对发生在称为缝隙的狭小、受限空间中的局部腐蚀的耐受程度。这些缝隙形成了腐蚀剂集中的环境，破坏了金属上的保护性氧化层，从而导致加速腐蚀。该方法使用氯化铁溶液，作为侵蚀性氧化氯化物环境来加速腐蚀过程。将固定几何形状的缝隙形成器放置在金属样本上，以形成一致的缝隙空间。该装置引发并测量缝隙腐蚀开始和进展的速度，提供了一种在标准化、可重复条件下比较不同合金的方法。

流程

• 通过机械研磨和化学酸洗去除表面杂质来制备合金试样。
• 将已知几何形状的惰性缝隙成型器固定到样本表面以模拟缝隙环境。
• 将带有缝隙形成器的样本浸入保持在指定浓度的氯化铁溶液中。
• 将溶液温度调节到环境温度或升高的水平，以加速腐蚀的发生。
• 让样本在腐蚀溶液中浸泡一段固定的时间，通常为 24 至 72 小时。
• 取出样本并使用标准化方法进行清洁，以消除腐蚀残留物，而不损害母材。
• 目视检查表面是否存在凹坑或缝隙腐蚀。
• 测量测试前后样本的重量，以评估材料损失的程度。
• 记录测试参数和结果，以便于比较和评估不同材料的耐腐蚀性。

标准

• ASTM G48（耐点蚀和缝隙腐蚀的标准测试方法）

设备

• 由不锈钢或类似合金制成的测试附片
• 用于形成缝隙的非反应性缝隙形成器（例如 PTFE 插入物）
• 浓度和纯度受控的氯化铁溶液
• 温控室或水浴
• 用于精确称量的分析秤
• 用于样品表面处理（研磨和酸洗）的工具和化学品
• 测试后处理的清洁解决方案和设备
• 显微镜或放大镜等视觉辅助工具

8.电偶腐蚀测试

电偶腐蚀测试是一种实验室和现场评估方法，用于研究浸入电解质中时电连接的两种或多种异种金属的腐蚀行为。当两种不同的金属在腐蚀性水环境（例如盐水或其他电解质）中电接触时，会发生电化学反应，其中具有较大负电极电位的金属（阳极）优先腐蚀以保护另一种金属（阴极）。这一过程称为电偶腐蚀或接触腐蚀，会导致阳极金属加速恶化，如果管理不当，会导致材料失效。这是了解各种材料组合如何在存在液体电解质但没有可能导致侵蚀腐蚀或气蚀的显着流动的环境中相互作用的重要方法。

流程

• 选择要测试的金属或合金，并通过清洁和表面精加工来制备样品，以确保表面的一致性和可重复性。
• 使用防腐蚀连接（例如用于实验室测试的电线）或物理连接（例如用于现场测试的螺纹杆或钎焊）对样本进行电气连接，确保连接不会引入额外的腐蚀效应。
• 将耦合样本安装在不导电的支架中，以防止测试期间污染或缝隙腐蚀。
• 将组件浸入选定的电解质溶液中，通常模拟使用环境，确保电解质处于静止状态或低流量，以避免侵蚀腐蚀效应。
• 保持暴露时间足以模拟使用寿命或达到稳态腐蚀行为。
• 在暴露过程中定期测量电流和电位差，以监测腐蚀活动。
• 按照计划的时间表取出样本，并使用标准化方法仔细清除腐蚀产物，而不损坏母材。
• 进行目视检查并记录腐蚀的外观，包括在清洁之前和之后拍摄样本。
• 在暴露前后对样品进行称重，以计算金属损失，或者如果质量损失测量不可行，则使用厚度测量或金相分析等替代评估方法。
• 将耦合样本与非耦合对照样本的腐蚀速率和行为进行比较，以评估电偶效应并计算加速因子。
• 如果测试多个重复，则对数据进行统计分析，以估计置信区间并提高预测可靠性。
• 准备一份详细报告，包括样本描述、测试条件、环境数据、腐蚀结果以及与电偶腐蚀行为相关的任何观察结果。

标准

• ASTM G71（进行和评估电偶腐蚀测试的标准指南）

设备

• 选定合金和金属的金属样本
• 电气连接材料
• 非导电样品支架或支架
• 代表服务环境的电解质解决方案
• 受控环境储罐或腐蚀池
• 恒电位仪或零电阻电流表 (ZRA)
• 高精度分析天平
• 表面处理工具
• 清洁刷和刮刀
• 放大设备（显微镜、放大镜）
• 用于摄影记录的相机

对于其他类型，湿度测试是一种估计水分对腐蚀影响的方法，但不是像盐雾或循环腐蚀测试那样直接腐蚀测试。腐蚀测试有很多 ASTM 标准；您可以找到适当的程序和测量方法来检查和评估某种材料的耐腐蚀性程度。 

盐雾测试的主要用途

盐雾测试主要用于质量控制，而不是预测现实条件下的实际长期耐腐蚀性。它可以帮助制造商监控预处理、喷漆、电镀和镀锌等涂层工艺。例如，涂漆部件通常必须在中性盐雾环境中承受指定的持续时间（例如 96 小时），以满足生产质量标准。此测试失败表明涂层或预处理过程存在问题，需要立即纠正以防止出现缺陷产品。

盐雾测试持续时间

盐雾腐蚀测试时间因材料和标准的不同而差异较大，一般为24小时至1000+小时。

根据DIN EN ISO 9227，NSS测试一般持续96小时、240小时、480小时、720小时等。而在ASTM B117标准中，盐雾的测试持续时间通常为24至72小时，也可延长至数百甚至1000小时。  

盐雾测试时间相当于数年（现实生活）

盐雾试验可分为自然暴露试验和人工加速试验。人工测试使用专用设备（盐雾室）来创建高度浓缩的盐雾环境，其氯化物含量通常比自然环境中的氯化物含量高出许多倍。这种激烈的环境显着加速了腐蚀过程，使得在户外可能需要一年或更长时间的结果在实验室中只需一天左右就能获得。例如，在自然暴露一年后腐蚀的产品可能在中性盐雾测试中仅 24 小时后就会出现类似的腐蚀。存在不同类型的加速盐雾试验，每种试验都有不同的腐蚀速率。

• 中性盐雾 (NSS) 测试大致相当于一年自然暴露 24 小时的测试。 
• 醋酸盐雾 (ASS) 测试持续 24 小时，相当于户外约三年。
• 实验室 24 小时的铜加速盐雾 (CASS) 测试大致相当于现实环境中的 8 年。

盐雾测试的结果是什么？

根据 ASTM B117 进行的盐雾测试，通过将各种材料和涂层暴露在受控的盐雾环境中，有助于识别其耐腐蚀性的差异。例如，如果涂层被划伤，盐雾测试与 ASTM D1654 等相关方法相结合可以揭示腐蚀如何从受损区域扩散并评估涂层的附着强度。结果通常来自目视检查或测量质量损失，提供范围从 0（无腐蚀）到 10（严重腐蚀）的腐蚀严重程度等级。

为了说明这一点，考虑根据 ASTM B117 测试的不锈钢牌号：316 不锈钢样品可以承受在 3% 盐雾溶液中暴露 96 小时而没有明显的腐蚀，表明具有良好的耐受性。同时，304 不锈钢在相同条件下可能会失效，但如果盐浓度降低至 0.3% 并将测试延长至 120 小时，则可能表现良好。这些数据对于为暴露于氯化物环境的应用选择正确的材料或涂层非常有价值。

盐雾测试还可能产生物理效应：结晶盐堵塞或粘结运动的机械部件，或电气损伤，其中导电腐蚀产物和吸湿盐沉积物会降低绝缘电阻，增加泄漏电流，提高接触电阻，最终可能导致短路或断路。

如何选择正确的耐腐蚀测试？

1、从服务环境入手

首先列出您的零件实际面临的所有腐蚀因素，例如氯化物、湿度循环、温度变化、道路盐、海水、燃料硫、微生物或与异种金属的接触。根据这些因素的严重程度以及部件暴露的时间对这些因素进行排名。选择能够真实模拟前两个或三个条件的测试，因为这可以确保测试结果能够有意义地反映现实世界的性能。

2.定义测试数据的目的

从测试结果中明确您需要什么。对于生产线上的快速通过/失败质量控制，简单快速的测试（例如符合 ASTM B117 的中性盐雾 (NSS)）是理想的选择。 If you want to compare materials or coatings quantitatively, consider electrochemical methods that measure corrosion rates or barrier properties, or longer-term coupon tests for real corrosion data. To predict long-term durability in specific climates, cyclic corrosion testing (CCT) mimics natural wet/dry cycles and gives more realistic lifetimes.

3. Consider the application or industry

Different industries have preferred tests reflecting their unique environments.例如：

• Automotive uses cyclic corrosion tests plus NSS for quick checks.
• Aerospace may require extended NSS plus additional cycles including UV and temperature shocks.
• Offshore structures depend on seawater immersion, crevice corrosion tests, and microbial corrosion evaluations.
• Electronics need humidity and NSS tests to check connector corrosion and insulation degradation.
• Petroleum fuels call for copper strip corrosion tests to evaluate fluid aggressiveness.

4. Balance speed, cost, and detail

If you need a quick, low-cost check, NSS testing usually takes 24–96 hours and uses affordable equipment. For warranty validation over many years, plan for longer cyclic corrosion tests lasting several weeks or months. For alloy development or detailed corrosion mechanisms, electrochemical techniques provide in-depth insight but require specialized instruments and expertise.

5. Follow relevant specifications

Always check customer drawings, OEM standards, or regulatory codes first. If a specification calls for “500 h NSS per ASTM B117,” simply perform that test. When the requirements are not defined, justify your test choice based on the service environment and the factors identified in step 1.