Nghiên cứu về ứng dụng buồng ăn mòn muối trong thử nghiệm khả năng chống ăn mòn vật liệu

Tóm tắt

Ăn mòn do phun muối là một trong những dạng ăn mòn phá hoại nhất trong môi trường khí quyển biển và công nghiệp. Các ion clorua có thể làm hỏng các lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại và gây ra các lỗi về chất lượng như gỉ sét sản phẩm, đoản mạch và hư hỏng cấu trúc. Là một thiết bị mô phỏng môi trường để mô phỏng nhân tạo các điều kiện ăn mòn do phun muối, buồng ăn mòn muối (Buồng thử nghiệm phun muối) có thể tiến hành các thử nghiệm độ tin cậy ăn mòn tăng tốc để đánh giá hiệu suất chống ăn mòn của lớp phủ kim loại, màng sơn, linh kiện điện tử và sản phẩm hoàn thiện trong thời gian ngắn. LISUN Bài báo này lấy thiết bị thử ăn mòn phun muối YWX/Q-010 làm đối tượng nghiên cứu, mô tả nguyên lý hoạt động, thông số cấu trúc và đặc điểm chức năng của buồng ăn mòn phun muối. Bài báo phân tích các chế độ thử nghiệm, tiêu chuẩn áp dụng và các kịch bản ứng dụng thực tiễn trong các ngành công nghiệp, đồng thời thảo luận về cách buồng ăn mòn phun muối nhanh chóng xác định các khuyết tật bảo vệ vật liệu và các điểm yếu cấu trúc của sản phẩm, nhằm cung cấp hỗ trợ thực nghiệm cho việc lựa chọn vật liệu, nghiên cứu và phát triển sản phẩm và cải tiến chất lượng.

1 Giới thiệu

Tại các vùng ven biển, điều kiện làm việc ngoài trời và môi trường ô nhiễm công nghiệp, sự ăn mòn do phun muối làm giảm đáng kể tuổi thọ của các sản phẩm trong ngành phần cứng, điện tử, năng lượng mới, thiết bị gia dụng và các ngành khác. Quá trình ăn mòn do phun muối tự nhiên diễn ra cực kỳ chậm. Các thử nghiệm phơi nhiễm ngoài trời có thể mất hàng tháng hoặc thậm chí hàng năm, điều này không đáp ứng được yêu cầu thử nghiệm cho quá trình phát triển sản phẩm hiện đại với tốc độ nhanh. Do đó, ngành công nghiệp sử dụng rộng rãi **buồng ăn mòn muối** để thực hiện các thử nghiệm mô phỏng phun muối tăng tốc. Các điều kiện ăn mòn tương tự như môi trường phun muối hàng hải và công nghiệp được tái tạo trong phòng thí nghiệm để mô phỏng các hư hỏng do ăn mòn mà sản phẩm có thể gặp phải trong quá trình vận hành lâu dài ngoài thực địa trong một khoảng thời gian ngắn.

Buồng ăn mòn muối dòng YWX/Q do phát triển. LISUN Được thiết kế đặc biệt để kiểm tra khả năng chống ăn mòn vật liệu. Trong số các sản phẩm thuộc dòng này, máy thử ăn mòn phun muối YWX/Q-010 là một mẫu cỡ trung bình đến lớn được sử dụng rộng rãi. Được trang bị khả năng kiểm soát chính xác nhiệt độ, tốc độ phun muối và giá trị pH của dung dịch, máy hỗ trợ ba loại thử nghiệm ăn mòn chính: Phun muối trung tính (NSS), Phun muối axit axetic (AASS) và Phun muối axit axetic tăng tốc bằng đồng (CASS). Máy có khả năng phát hiện hiệu quả các lỗ nhỏ trên lớp phủ, hiện tượng phồng rộp và nứt vỡ màng sơn, các khuyết tật cấu trúc niêm phong và các lỗi khác. Máy được sử dụng rộng rãi để kiểm chứng độ tin cậy trong các ngành điện tử-điện, gia công phần cứng, sơn phủ và năng lượng mới.

YWX/Q-010_Máy thử phun muối

2. Cấu tạo và các thông số kỹ thuật chính của buồng ăn mòn muối YWX/Q-010

Thân buồng thử ăn mòn muối YWX/Q-010 được chế tạo nguyên khối từ các tấm PP chống ăn mòn nhập khẩu, không có mối hàn để ngăn ngừa rò rỉ nước muối. Buồng được trang bị các mô-đun điều khiển nhiệt độ độ chính xác cao và các cụm phun tự động, cùng với các chức năng báo động an toàn đa kênh cho mực nước thấp, nhiệt độ quá cao và áp suất không khí thấp với cảnh báo bằng âm thanh và hình ảnh. Bộ hẹn giờ thử nghiệm dao động từ 0 đến 9999 giờ. Có các chế độ phun liên tục, phun gián đoạn và phun theo chu kỳ có thể lập trình để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm đối với các mẫu trong phòng thí nghiệm và các mẫu thử theo lô.

Bảng 1. Các thông số kỹ thuật chính của máy thử ăn mòn phun muối YWX/Q-010.

Các phụ kiện tùy chọn cho buồng ăn mòn muối này bao gồm máy nén khí LS‑EU800W2‑55L để cung cấp nguồn khí thử nghiệm và bộ xử lý khí thải phun muối YWX/Q‑ETD. Bộ xử lý khí thải trung hòa và lọc khí thải dạng sương muối và axit để cho phép thải khí sạch vào trong nhà, bảo vệ thiết bị phòng thí nghiệm và người vận hành khỏi khí thải ăn mòn.

3. Các tiêu chuẩn và phương thức thử nghiệm áp dụng cho buồng ăn mòn muối

Buồng thử ăn mòn muối YWX/Q‑010 tuân thủ các tiêu chuẩn thử nghiệm phun muối trong nước và quốc tế, bao gồm GB/T 2423.17‑2021, GB/T 10125‑2021, GB/T 1771‑2021, ASTM B117‑2022, ISO 9227:2017, IEC 60068‑2‑11:2013 và DIN 50021‑2018. Các thông số như công thức dung dịch muối, giá trị pH, nhiệt độ và tốc độ lắng đọng khác nhau giữa các tiêu chuẩn. Điều kiện thử nghiệm phải được xác nhận theo thông số kỹ thuật sản phẩm trước khi tiến hành thử nghiệm.

Ba chế độ thử nghiệm phun muối tiêu chuẩn được hỗ trợ:

1. Thử nghiệm phun muối trung tính (NSS): Dung dịch natri clorua 5%, pH 6.5-7.2. Thích hợp cho việc đánh giá hiệu suất thép nói chung, các chi tiết mạ kẽm và lớp phủ; là phương pháp thử nghiệm được sử dụng phổ biến nhất.
2. Phương pháp phun muối axit axetic (AASS): Dung dịch hỗn hợp natri clorua-axit axetic, pH 3.1-3.3. Cường độ ăn mòn cao hơn, thích hợp cho việc đánh giá nhanh hợp kim nhôm và lớp phủ cao cấp.
3. Phương pháp phun muối axit axetic tăng tốc bằng đồng (CASS): Dung dịch muối axetic có thêm clorua đồng với tốc độ ăn mòn nhanh nhất, được sử dụng để kiểm tra nhanh các lớp mạ điện và các bộ phận phần cứng trang trí.

Thử nghiệm tăng tốc bằng buồng ăn mòn muối cho thấy hai loại khuyết tật điển hình. Loại thứ nhất đề cập đến các khuyết tật bảo vệ vật liệu nội tại như lỗ nhỏ trên lớp phủ và độ bám dính màng sơn không đủ. Loại thứ hai bao gồm các điểm yếu trong thiết kế cấu trúc sản phẩm, ví dụ như khe hở niêm phong vỏ quá lớn và cấu trúc thoát nước bị lỗi, cho phép hơi muối xâm nhập và gây ăn mòn các bộ phận bên trong và đoản mạch.

4 Ứng dụng chuyên biệt trong ngành của buồng ăn mòn muối YWX/Q-010

4.1 Ngành công nghiệp điện tử và điện

Các mẫu thử nghiệm bao gồm đầu nối, chân chip, cảm biến, bộ chuyển đổi nguồn, cầu dao và các linh kiện hoặc cụm linh kiện hoàn chỉnh khác. Buồng ăn mòn muối mô phỏng môi trường ẩm ướt chứa muối cho các phòng máy tính ven biển và các hộp phân phối ngoài trời. Nó kiểm tra độ tin cậy của lớp bảo vệ vỏ và lớp mạ, đồng thời xác định các rủi ro về hỏng tiếp xúc, suy giảm cách điện và ngắn mạch do sự xâm nhập của sương muối. Các thử nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn GB/T 2423.17‑2021, EIA‑364‑26 và các tiêu chuẩn khác để cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho thiết kế độ tin cậy của thiết bị điện tử ngoài trời.

4.2 Ngành công nghiệp chế biến kim loại - phần cứng

Ốc vít, lò xo, bản lề, thanh nhôm định hình và các bộ phận xe đạp chủ yếu dựa vào quá trình mạ kẽm, mạ crom và thụ động hóa để chống gỉ. Các thử nghiệm trong buồng ăn mòn muối so sánh độ bền phun muối giữa các quy trình mạ khác nhau, lựa chọn dung dịch chống ăn mòn và đánh giá tuổi thọ sử dụng trong điều kiện ẩm ướt ven biển, giúp các nhà sản xuất kiểm soát chất lượng quy trình mạ điện và xử lý bề mặt.

4.3 Ngành công nghiệp sơn phủ và xử lý bề mặt

Các tấm sơn và tấm phủ bột được đặt bên trong buồng ăn mòn muối. Người vận hành quan sát hiện tượng phồng rộp, bong tróc và lan truyền rỉ sét để đánh giá khả năng chống ăn mòn và độ bám dính của lớp phủ đối với sơn ô tô và đồ nội thất, tuân thủ tiêu chuẩn GB/T 1771-2021 về đo lường hiệu suất phun muối trung tính.

4.4 Ngành công nghiệp thiết bị gia dụng và năng lượng mới

Vỏ máy điều hòa không khí ngoài trời, đèn chiếu sáng ngoài trời, khung mô-đun quang điện và các bộ phận tuabin gió hoạt động trong điều kiện tiếp xúc lâu dài với môi trường ngoài trời. Buồng ăn mòn do muối tái tạo điều kiện ăn mòn do sương muối để xác nhận hiệu quả của cấu trúc vỏ bọc và loại bỏ các mối nguy hiểm về an toàn do ăn mòn gây ra, phục vụ cho việc kiểm định độ tin cậy của thiết bị năng lượng mới ngoài trời.

5 Lưu ý vận hành cho buồng ăn mòn muối

Thứ nhất, người dùng phải tự chuẩn bị nguồn khí. Áp suất đầu vào phải lớn hơn 0.4 MPa, và áp suất phun phải được duy trì ở mức 0.07-0.17 MPa. Nên sử dụng máy nén khí phù hợp với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Thứ hai, nhiệt độ môi trường phòng thí nghiệm nên duy trì trong khoảng 5-30 ℃ và độ ẩm tương đối dưới 80 %RH. Cần bố trí hệ thống làm mát và thông gió cho môi trường phòng thí nghiệm có nhiệt độ cao. Thứ ba, cần theo dõi mực nước trong bể chứa dung dịch muối trong suốt các thử nghiệm liên tục kéo dài và sử dụng chức năng cảnh báo mực nước thấp để tránh gián đoạn thử nghiệm. Thứ tư, khí thải phun muối có tính ăn mòn. Nên lắp đặt thiết bị xử lý khí thải YWX/Q-ETD trong nhà thay vì xả trực tiếp. Thứ năm, loại thử nghiệm, thời gian và thông số pH phải được xác định trước theo các tiêu chuẩn sản phẩm liên quan để đảm bảo kết quả thử nghiệm hợp lệ.

Kết luận 6

buồng ăn mòn muối (Máy thử ăn mòn phun muối) là một dụng cụ mô phỏng môi trường không thể thiếu cho nghiên cứu độ tin cậy ăn mòn vật liệu. Với thân buồng bằng nhựa PP chống ăn mòn, hệ thống điều khiển nhiệt độ và phun chính xác cao cùng nhiều lớp bảo vệ an toàn, LISUN Buồng ăn mòn muối YWX/Q-010 thực hiện các thử nghiệm phun muối NSS, AASS và CASS tuân thủ các tiêu chuẩn trong nước và quốc tế. Nó đẩy nhanh quá trình ăn mòn phun muối mô phỏng trong phòng thí nghiệm và phát hiện hiệu quả các khuyết tật bảo vệ của lớp mạ và màng sơn cũng như các điểm yếu về khả năng bịt kín trong cấu trúc sản phẩm.

Thiết bị này phục vụ các yêu cầu thử nghiệm trong các ngành công nghiệp điện tử-điện, phần cứng, sơn phủ và năng lượng mới. Nó hỗ trợ sàng lọc so sánh trong quá trình nghiên cứu và phát triển vật liệu mới cũng như kiểm tra nguyên liệu đầu vào và kiểm soát chất lượng thành phẩm. Trong thực tế sử dụng, các thông số thử nghiệm phải được cấu hình nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn sản phẩm tương ứng. Máy nén khí và thiết bị xử lý khí thải cần được lựa chọn theo yêu cầu. Bảo trì thiết bị định kỳ đảm bảo các chỉ số hiệu suất ổn định, bao gồm tốc độ lắng đọng phun muối và độ đồng đều nhiệt độ, tạo ra dữ liệu thử nghiệm hợp lệ để cải thiện khả năng chống ăn mòn và tối ưu hóa cấu trúc của sản phẩm cuối cùng.