Il test di immersione è considerato uno dei più efficaci test di corrosione Metodi per valutare la resistenza di un materiale alla corrosione in condizioni di esposizione controllata a liquidi. In questo test, i componenti campione vengono immersi in una soluzione salina al 3%-5% per un periodo di tempo specifico e ne viene valutato l'effetto. La valutazione viene effettuata misurando la velocità di corrosione, la perdita di peso e altre proprietà meccaniche dei componenti. Il test fornisce informazioni preziose sul materiale di rivestimento per la produzione di componenti in diversi settori, come quello automobilistico, ingegneristico e aerospaziale.
Contenuti
Perché viene eseguito il test di immersione?
Il test di immersione viene eseguito per:
- Valutare la durabilità dei materiali in vari ambienti liquidi.
- Prevedere la valutazione della corrosione a lungo termine per prevedere le prestazioni di metalli e leghe.
- Aiuta nella scelta dei materiali confrontandone la resistenza alla corrosione.
- Valutare l'efficacia dei rivestimenti e dei trattamenti protettivi in condizioni di immersione.
Processo di test di immersione
Preparazione dei componenti
Il primo passo per eseguire un test di immersione è preparare il campione o i componenti del campione per rendere i risultati più realistici. Ecco alcune delle fasi preparatorie che vengono eseguite:
- Solitamente vengono presi componenti campione di dimensione 2.5 cm × 5 cm × 0.3 cm.
- Se esiste la possibilità di sollecitazioni meccaniche in condizioni reali, i componenti possono essere piegati in siepi a U, anelli a C o barre di trazione.
- Per verificare la presenza di una fessura, è possibile praticarvi dei fori per la corrosione. Per simulare la corrosione interstiziale, è possibile applicare dei dispositivi di rinforzo come rondelle o spessori.
Pulizia pre-test del componente
Dopo la preparazione, i componenti vengono accuratamente puliti prima di essere immersi in una soluzione salina. In questa fase, i componenti vengono puliti con una spazzola di nylon o con una soluzione abrasiva non clorata e risciacquati con acqua distillata. In questa fase, polvere, olio o altri residui vengono rimossi dal componente.
Misurazioni pre-test
Prima di immergere i componenti del campione nella soluzione, ne vengono misurati il peso e le dimensioni, il che aiuta a calcolare la perdita di peso dopo il test.
Esecuzione del test di immersione
Ora, i componenti vengono sospesi nella soluzione corrosiva senza entrare in contatto tra loro o con il contenitore. La soluzione di prova, il volume, la temperatura e l'agitazione vengono selezionati in base alla norma in base alla quale viene eseguito il test. Ad esempio, le condizioni del test di corrosione in immersione ASTM G31 sono riassunte di seguito:
| Parametro | Specifiche |
|---|---|
| Composizione della soluzione | 3.5% NaCl (simulazione marina) o 1 N HCl (test aggressivo) |
| Controllo della temperatura | 25 ± 2 °C (standard); fino a 45 °C per condizioni severe |
| pH della soluzione | Registrare il pH iniziale; regolare con HCl o NaOH; mantenere se il pH influisce sui risultati |
| Aerazione | Aerato – formazione di bolle d'aria; Deaerato – formazione di bolle di azoto o argon prima e durante il test |
| Velocità della soluzione | Utilizzare sistemi di flusso (ad esempio, soluzione agitata, cilindro rotante); registrare il tipo e l'entità |
| Durata del test | In genere da 24 a 168 ore; abbastanza lungo per una corrosione misurabile senza scheggiature |
Ispezione post-test
Una volta completato il test, i componenti vengono estratti dalla soluzione e viene eseguita un'ispezione visiva. Questa operazione viene solitamente eseguita tramite ingrandimento ottico per individuare corrosione, vaiolatura o corrosione interstiziale. Prima di qualsiasi pulizia, i campioni vengono esaminati visivamente, spesso utilizzando un ingrandimento ottico, per individuare aree di attacco localizzato, come vaiolatura o corrosione interstiziale.
Pulizia post-test
Infine, i componenti vengono puliti per verificare accuratamente la perdita di massa durante l'immersione. La pulizia viene eseguita secondo standard come ASTM G1 o ASTM G31. Dopo la pulizia, i componenti vengono ripesati per calcolare la perdita di massa totale.
Calcolo e valutazione della velocità di corrosione
Nell'ultima fase, la velocità di corrosione viene calcolata in base alla perdita di massa sulla superficie esposta e alla durata del test. Questa perdita di massa è solitamente espressa in mils all'anno (mpy) o millimetri all'anno (mm/y). Ecco la formula utilizzata per calcolare la perdita di massa:
Velocità di corrosione (mpy) = (534 × W) / (D × A × T)
Velocità di corrosione (mm/anno) = (87.6 × L) / (P × A × T)
Dove:
- K = costante per convertire le unità, 534 (mpy), 87.6 (mm/y)
- W = perdita di peso del campione (in mg)
- A = area superficiale esposta (in cm²)
- T = tempo (in ore)
- D = densità (in g/cm³)
Criteri di fallimento del test di immersione
Ecco i criteri di guasto comuni utilizzati nei test di corrosione da immersione basati sulla guida ASTM G31
Velocità di corrosione eccessiva
Se la velocità di corrosione calcolata supera i limiti accettabili per il materiale o l'applicazione, il test viene considerato non superato. Questi limiti possono variare a seconda del settore e dell'ambiente operativo.
Attacco localizzato o a punti
Se durante l'ispezione visiva viene rilevata una corrosione localizzata, ad esempio con cavità, fessure o attacchi intergranulari, questa provoca il guasto dei componenti.
Degrado del materiale o danno superficiale
Anche una grave ruvidità della superficie, lo scolorimento, le crepe o la delaminazione dei rivestimenti sono indicatori di un guasto.
Perdita di integrità meccanica
Se il componente perde la sua resistenza alla trazione, durezza o duttilità dopo la prova di immersione, viene classificato come guasto.
Perdita di massa oltre la tolleranza accettabile
Nei calcoli dei test di immersione, la perdita di massa di un componente viene misurata se supera il limite previsto. Ciò indica anche un guasto. Sebbene la perdita di massa sia prevista, una riduzione di peso oltre le soglie predefinite indica un'eccessiva corrosione e un conseguente guasto.
Tipi di test di immersione
Prova di immersione in acqua
Questo test viene utilizzato per valutare il comportamento generale della corrosione in ambienti acquatici naturali o simulati. Quindi, come si testa la ruggine in acqua? Solitamente, nei test di immersione in acqua, i componenti vengono immersi in acqua a una temperatura specifica per un periodo di tempo specifico. Le condizioni per l'immersione in acqua sono stabilite secondo standard come ISO 21809-1 e ISO 21809-3.
Test di immersione chimica
Un test di immersione chimica viene in genere utilizzato per simulare ambienti chimici aggressivi e studiare specifici meccanismi di corrosione. In questo test, i componenti vengono immersi in soluzioni chimiche aggressive come acidi, alcali o soluzioni saline. Questo test viene eseguito per verificare la resistenza del componente all'attacco acido, alla corrosione alcalina o alla corrosione indotta da sali.
Test di immersione accelerata
Questo test è in genere progettato per accelerare il processo di corrosione utilizzando condizioni di prova o sostanze chimiche più aggressive. In questo caso, temperature elevate, portate di soluzione aumentate o pH alterato vengono mantenute per ottenere risultati in tempi brevi.
Applicazioni del test di immersione
Componenti elettronici
Viene utilizzato per verificare le prestazioni di vari dispositivi elettrici, come connettori, PCB e involucri, quando sono esposti all'umidità. I test di immersione di tali componenti garantiscono che, anche in condizioni di umidità o contaminazione, mantengano la loro funzionalità senza guasti.
Placcatura e rivestimenti protettivi
I test di immersione vengono utilizzati anche per valutare la placcatura o i rivestimenti superficiali, come placcatura al nichel e zincatura, nonché la loro resistenza alla corrosione. Aiuta gli ingegneri a scegliere il rivestimento e il materiale più adatti per i componenti.
Componenti automobilistici
I test di immersione vengono utilizzati nel settore automobilistico, dove i componenti sono più soggetti all'esposizione ad acqua salata, sostanze chimiche e temperature variabili. In questo caso, componenti come bulloni, alloggiamenti motore o componenti del telaio vengono sottoposti a test di immersione. Questo garantisce che resistano alla corrosione e rimangano durevoli per tutta la vita utile del veicolo.
Vantaggi e limiti del test di immersione
Vantaggi del test di immersione
Semplice ed economico
Le configurazioni per i test a immersione sono relativamente economiche rispetto ai metodi elettrochimici, ma i test di precisione potrebbero richiedere bagni a temperatura controllata o sistemi di dosaggio automatizzati.
Simula le condizioni del mondo reale
I test di immersione sono noti per la loro capacità di replicare ambienti di servizio reali, come ambienti marini, industriali o acidi. In questo modo, è possibile testare i materiali in condizioni realistiche.
Supporta il rivestimento
I test di immersione sono estremamente efficaci per valutare le prestazioni dei rivestimenti protettivi. Contribuiscono a determinare l'efficacia del rivestimento in condizioni difficili.
Applicabile in tutti i settori
I test di immersione sono versatili e ampiamente utilizzati in settori come quello automobilistico, navale ed elettronico per valutare la resistenza in ambienti liquidi.
Limitazioni dei test di immersione
Richiede molto tempo per la valutazione a lungo termine
I test di immersione possono richiedere molto tempo, soprattutto per i materiali resistenti alla corrosione. Possono durare da poche ore a settimane.
Richiede pulizia e analisi post-test
Nei test di immersione, la valutazione finale viene effettuata misurando la perdita di peso, il che richiede un'attenta pulizia dei prodotti di corrosione senza rimuovere il materiale di base. Questo può aumentare il rischio di errore se la pulizia non viene eseguita con cura.
Mancanza di monitoraggio in tempo reale
A differenza dei metodi elettrochimici, i test di immersione non consentono un monitoraggio continuo del comportamento della corrosione.
Potenziale di contaminazione della soluzione
Nei test di immersione a lungo termine, gli ioni metallici disciolti possono alterare la chimica della soluzione. Ciò può influire sui risultati se le soluzioni non vengono sostituite o monitorate regolarmente.
Test di immersione vs. test di nebbia salina
La tabella seguente confronta le differenze tra i test di immersione e test in nebbia salina in dettaglio.
| Aspetto | Test di nebbia salina | Prova di immersione |
|---|---|---|
| Esposizione | Espone le parti a una nebbia salina nell'aria | Immerge completamente le parti in una soluzione liquida |
| Ambiente simulato | Corrosione atmosferica (ad esempio, aria costiera) | Corrosione da contatto con liquidi (ad esempio, parti immerse) |
| Standard comune | ASTM B117 | ASTM G31 |
| Soluzione tipica | 5% NaCl atomizzato in nebbia | Soluzione di NaCl al 3-5% o acido in forma liquida |
| Stile di applicazione | Camera asciutta con salamoia spruzzata | Vasca con campioni completamente immersi |
| Missione | Test accelerato di rivestimenti o vernici in aria | Valutare il materiale o il rivestimento in uso sommerso |