اختبار رش الملح، المعروف أيضًا باسم اختبار ضباب الملح، هو طريقة موحدة تستخدم لمحاكاة وتسريع تأثيرات البيئة المسببة للتآكل لتقييم مقاومة التآكل للمواد أو الطلاءات أو المعالجات السطحية.
يُجرى هذا الاختبار للتحقق من قدرة المكوّن على تحمّل الظروف القاسية، مثل مياه البحر أو عند تعريضه لبيئة عالية الأكسدة أو الاختزال. ويُستخدم في صناعات مختلفة، مثل صناعة الطيران والسيارات، للتحقق من موثوقية ومتانة المكونات الحساسة في الظروف القاسية.
المحتويات
غرض اختبار التآكل
اختبار التآكل يلعب اختبار التآكل دورًا حيويًا في الصناعات الهندسية والتصنيعية، إذ يُمكّن المصنّعين من معرفة مدى قدرة منتجاتهم على تحمّل الظروف الطبيعية. كما يُقيّم اختبار التآكل فعالية عمليات تشطيب الأسطح المختلفة، مثل الجلفنة والطلاء والأكسدة والطلاء بالمسحوق. بالإضافة إلى ذلك، يضمن هذا الاختبار استيفاء المنتجات للمعايير الصناعية ذات الصلة.
مبدأ اختبار رش الملح
يعتمد اختبار التآكل برش الملح على مبدأ استفزاز الظروف، وذلك بمحاكاة ظروف بحرية قاسية في غرفة مُتحكم بها. في هذا الاختبار، يُرش محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) بتركيز 5% باستخدام هواء مضغوط، ويُرش على المكون لمدة تتراوح بين 24 و1000 ساعة، حسب الحاجة. يُساهم التزويد المستمر برذاذ كلوريد الصوديوم في التآكل الكهروكيميائي، ويتم تحديد مقاومة المكون للتآكل. تُحدد معايير اختبار مختلفة، مثل ASTM B117 وISO 9227، إجراءات الاختبار ومدته ومعايير التقييم.
إجراء اختبار رش الملح
يعتمد هذا الإجراء على معايير اختبار رش الملح ASTM B117.
إعداد عينة
أولاً، تُنظَّف العينة المراد اختبارها برش الملح من أي زيت أو أوساخ أو شوائب. بعد التنظيف الشامل، تُوضَع العينة داخل حجرة الاختبار بحيث تكون المنطقة بأكملها مكشوفة.
تحضير الحل
يُحضّر محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) بتركيز ٥٪. هنا، يُحضّر محلول كلوريد الصوديوم باستخدام كلوريد صوديوم نقي بنسبة ٩٩٪ وماء مقطر أو منزوع الأيونات، ويُرشّح لإزالة أي جسيمات غير قابلة للذوبان قد تلتصق بفوهة البخاخة. يُحافظ على درجة حموضة المحلول بين ٦.٥ و٧.٢.
عادة، يتم استخدام ثلاثة أنواع من محاليل رش الملح:
اختبار رش الملح المحايد (NSS): الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، ومناسب للمعادن وسبائكها، وطلاءات المعادن، وطلاءات أكسيد الأنوديك، والطلاءات العضوية.
حل AASSرش ملح الخليك، يُضاف حمض الخليك الجليدي إلى المحلول الملحي المحايد. هذا المحلول مناسب للطلاءات الزخرفية للنحاس والنيكل والكروم، وكذلك للطلاءات الأنودية والعضوية على الألومنيوم.
حل كاس:يضاف كلوريد النحاس ثنائي الهيدرات (CuCl2 2H2O) إلى المحلول الملحي المحايد. وهو مصمم خصيصًا لاختبار التآكل المتسارع للطلاءات الزخرفية مثل النحاس والنيكل والكروم والنيكل والكروم والألمنيوم المؤكسد والطلاء العضوي على الألومنيوم.
اختبار رش الملح تحضير الغرفة
في هذه الخطوة، يُوضع المحلول في خزان الحجرة، وتُضبط درجة حرارة الحجرة على ٣٥ درجة مئوية (٩٥ درجة فهرنهايت). ولإتمام عملية الإعداد، يُضمن التشغيل الآلي المستمر للعينة باستخدام الهواء المضغوط.
تنفيذ اختبار
أخيرًا، يتم البدء في اختبار رش الملح وفقًا لمعايير ASTM، ويُسمح لرذاذ الملح بالاستقرار على العينة بمعدل بدء
١.٠ - ٢.٠ مل/ساعة لكل ٨٠ سم² من مساحة التجميع الأفقية. فترات الاختبار النموذجية لها هي:
من 24 إلى 96 ساعة للطلاءات الأساسية.
ما يصل إلى 1000+ ساعة للطلاءات الواقية المتقدمة.
المراقبة أثناء الاختبار
بعد اكتمال الإعداد وتنفيذ الاختبار، يتم إجراء الملاحظات للتحقق بشكل منتظم من:
- درجة حرارة الغرفة.
- توزيع الضباب الملحي.
- محلول الرقم الهيدروجيني.
- ضغط الهواء وأداء الفوهة.
الانتهاء من الاختبار
وأخيرًا، بعد المدة المطلوبة، يتم إخراج العينة من الغرفة وشطفها بالماء منزوع الأيونات وتجفيفها وتقييمها للحصول على النتائج النهائية.
غرفة اختبار رش الملح
استخدم غرفة اختبار رش الملح يتكون من المكونات التالية.
فوهة رش الملح
تقوم هذه الفوهة بتبخير محلول الملح إلى رذاذ ناعم يتكون عادةً من مادة مقاومة للتآكل مثل الزجاج أو التيتانيوم
غرفة الاختبار
إنه الغلاف الرئيسي الذي يتعرض فيه المكونات التي يُجرى عليها الاختبار لضباب الملح. وهو مصنوع أيضًا من مادة شديدة المقاومة للتآكل.
خزان الحل
هذا هو خزان تخزين غرفة اختبار رش الملح، حيث يُخزَّن المحلول، عادةً ٥٪ كلوريد الصوديوم. ويضمن هذا الخزان إمدادًا مستمرًا بالمحلول الملحي أثناء الاختبار.
ضاغط الهواء والمنظم
يقوم بتزويد وتنظيم الهواء المضغوط لتفتيت محلول الملح، كما يضمن حجم القطرات المتسق وتشتت الضباب.
نظام التحكم في درجة الحرارة والرطوبة
خلال اختبارات رش الملح، يكون هذا المكوّن مسؤولاً عن الحفاظ على استقرار الظروف الداخلية وفقًا لمعايير الاختبار. ويشمل سخانات، ومرطبات، ومنظمات حرارة للتحكم الدقيق.
نظام جمع الضباب
ويقوم بالتحقق من التوزيع الموحد وكثافة ضباب الملح داخل غرفة الاختبار، وهو أمر بالغ الأهمية للتحقق من دقة الاختبار.
معايير اختبار رش الملح
وفيما يلي بعض المعايير المتعلقة باختبار رش الملح.
| المجموعة الأساسية | نوع الاختبار | التطبيق الأساسي | الظروف البيئية | دورة الاختبار | ملاحظات أساسية |
|---|---|---|---|---|---|
| أستم بكسنومكس | رذاذ الملح المحايد (NSS) | الاستخدام الصناعي العام | 5% كلوريد الصوديوم، 35 درجة مئوية، الرقم الهيدروجيني 6.5-7.2، 1.0-2.0 مل/80 سم²/ساعة | مستمر | المعيار الأكثر انتشارًا |
| ISO 9227 | NSS / AASS / CASS | دولي، صناعي | NSS 35 درجة مئوية؛ CASS 50 درجة مئوية؛ يختلف الرقم الهيدروجيني | مستمر | المعادل الدولي لـ ASTM B117 |
| MIL-STD-810G (الطريقة 509.5) |
ضباب الملح | الجيش والدفاع | 5% كلوريد الصوديوم، 35 درجة مئوية، الرقم الهيدروجيني 6.5-7.2، 0.5-3.0 مل/80 سم²/ساعة | دورية مستمرة أو اختيارية | شائع في تأهيل المعدات العسكرية |
| JIS Z 2371 | رذاذ الملح المحايد (NSS) | التطبيقات الصناعية اليابانية | 5% كلوريد الصوديوم، 35 درجة مئوية، الرقم الهيدروجيني 6.5-7.2؛ الغرفة ≥ 200 لتر | مستمر | يتوافق بشكل وثيق مع ASTM و ISO؛ حجم الغرفة مطلوب |
| SAE J2334 | اختبار التآكل الدوري (CCT) | صناعة السيارات | 6 ساعات رطوبة (100% رطوبة نسبية عند 50 درجة مئوية)، 15 دقيقة ملح، 17 ساعة و45 دقيقة جفاف عند 60 درجة مئوية، 50% رطوبة نسبية | دوري | مرتبط بالمجال، يستخدم على نطاق واسع في اختبار طلاء السيارات |
تفسير نتيجة اختبار رش الملح
لتفسير نتائج اختبار رش الملح، تُجرى تحليلات نوعية وكمية متنوعة. وفيما يلي كيفية تفسير النتائج للتحقق من اجتياز المكونات للاختبار:
تنظيف المكونات:
بعد انتهاء الاختبار، تُزال المكونات أولًا من حجرة اختبار التآكل، ثم تُشطف بالماء منزوع الأيونات. هذه الخطوة بالغة الأهمية لإزالة أي بقايا رذاذ ملحي على المكون، والتي قد تؤدي إلى مزيد من التآكل حتى بعد انتهاء الاختبار. ولكن، تجنب الإفراط في التنظيف، فقد يؤدي ذلك إلى إزالة أي نواتج تآكل قد تكون تكونت أثناء الاختبار.
فحص نظري
الآن، يتم فحص المادة بحثًا عن أي ضرر، سواءً صدأً أو تقشيرًا. إليكم الفحوصات البصرية.
الصدأ الأحمر:يشير ظهور الصدأ الأحمر عادةً إلى التآكل الشديد، وخاصةً على الأسطح الفولاذية أو الحديدية.
الصدأ الأبيض: يظهر على المكونات المطلية بالزنك، مما يشير إلى بداية التآكل قبل أن يتطور إلى الصدأ الأحمر.
الالتزام: هنا يتم فحص الطلاء للتأكد من أنه لا يزال ملتصقًا بقوة بالركيزة أو إذا كان هناك أي فقدان للالتصاق.
التقشير أو التقرحات
تعتبر هذه علامات واضحة على فشل الطلاء.
التآكل: يشير التآكل إلى مناطق صغيرة وموضعية من التآكل، كأن سطح المادة قد تآكل. وعادةً ما يشير إلى المراحل المبكرة من تلف المادة.
فُقدان الوزن
في بعض الحالات، يُوزن المكوّن قبل الاختبار وبعده لمعرفة معدل تآكله. إذا كان معدل التآكل مرتفعًا، فهذا يُشير إلى فشل الاختبار، أي أن المكوّن أو الطلاء غير مناسب للغرض المُستخدم. إليك الصيغة المُستخدمة.
معدل التآكل (جم/م2/يوم) = فقدان الوزن (جم) / {مساحة السطح (سم2) × مدة الاختبار (ساعات)}
مزايا وعيوب اختبار رش الملح
مزايا اختبار رش الملح
الاختبار المعجل
اختبار رش الملح هو اختبار سريع يسمح للشركة المصنعة بمعرفة كيفية تصرف منتجها في محاكاة التعرض الطويل الأمد للمياه المالحة في فترة أقصر بكثير مقارنة باختبارات التعرض الطبيعي.
موحدة وقابلة للتكرار
الاختبار مُوَحَّد، مثل ASTM B117 أو ISO 9227، مما يعني أنه يتبع إجراءً موحدًا. يضمن هذا الإجراء الموحد نتائج متسقة وقابلة للتكرار، مما يُسهِّل مقارنة مواد أو طلاءات أو معالجات مختلفة في نفس الظروف.
فعاله من حيث التكلفه
يعد اختبار رش الملح غير مكلف نسبيًا مقارنة بطرق اختبار التآكل الأخرى، مثل اختبار التعرض الخارجي أو اختبار الغمر.
عيوب اختبار رش الملح
استهلاك الوقت
يستغرق اختبار رش الملح وقتًا طويلاً جدًا للتنبؤ بطبيعة المكون أو الطلاء. على سبيل المثال، قد يستغرق من ٢٤ ساعة إلى آلاف الساعات، حسب الحاجة، مما يُسبب تأخيرًا في اتخاذ قرارات مهمة.
محاكاة بيئية محدودة
على الرغم من أن اختبارات رش الملح تُساعد على تحليل أداء المكونات في ظروف قاسية، إلا أنها تستخدم محاليل ملحية محدودة. قد لا تتمكن هذه الاختبارات من التحقق من تأثير الأشعة فوق البنفسجية أو المواد الكيميائية أو غيرها من المواد الملوثة على سطح المكونات التي ستتعرض لها في البيئة الحقيقية.
لا يحاكي العامل الميكانيكي
لا يأخذ الاختبار في الاعتبار عوامل الإجهاد الميكانيكي كالاهتزاز أو التآكل أو الصدمات. في الواقع، غالبًا ما تتعرض المواد لهذه العوامل الميكانيكية، مما قد يُسرّع التآكل أو يُسبب تلف الطلاء.
ما هو استخدام اختبار رش الملح؟
اختبار متانة الطلاء
يتم استخدام اختبار رش الملح لتقييم مقاومة الصدأ والتآكل للطلاءات السطحية (مثل طلاء الزنك، وطلاء النيكل، الطلاء بالقصدير(مسحوق الطلاء) المطبق على الركيزة.
اختبار الأجزاء الميكانيكية
يقوم اختبار ضباب الملح بتقييم ما إذا كانت المكونات الميكانيكية مثل مكونات مسحوق المعادنتفي المسبوكات أو المطروقات بمعايير مقاومة التآكل، وخاصة في صناعات السيارات والفضاء والبحرية.
مقارنة طرق مكافحة التآكل
يتم استخدامه لمقارنة فعالية معالجات الأسطح المختلفة أو سمك الطلاء في ظل ظروف التآكل المتسارع.
الأسئلة الشائعة
1. ما الفرق بين اختبار رش الملح واختبار الغمر؟
في اختبار رش الملح، تُعرَّض العينة لرذاذ مستمر من المحلول الملحي في حجرة مُتحكَّم بها لمحاكاة التآكل الجوي. بينما في اختبار الغمر يتم غمر العينة مباشرة في سائل أكال لتقييم تدهور المادة عند ملامسة السائل بشكل مستمر.
2. ما هي استخدامات اختبار رش الملح؟
يتم استخدام اختبار رش الملح لتقييم مقاومة التآكل للمعادن والطلاءات والمعالجات السطحية.