آزمون پاشش مه‌نمكي (Salt Spray)

  يكي از رايج‌ترين آزمايشات در برآورد عملكرد نمونه‌ها در برابر خوردگي، بخصوص در محيطهاي اتمسفري و دريايي، آزمون پاشش نمك مي‌باشد كه در سال 1939، ابداع و در كتابهاي استاندارد ASTM با كد B117  معرفي شده است. اين آزمايش، با ايجاد يك محيط خورنده كنترل‌شده، در ابتدا براي بررسي كنترل كيفيت و پذيرش محصولات، به كار گرفته مي‌شد اما امروزه از اين آزمون بيشتر براي مقايسه مواد و يا پوششهاي مختلف در برابر خوردگي، استفاده مي‌شود.

به طور ساده مي‌توان گفت كه پس از آماده‌سازي نمونه‌ها، بايد آنها را در معرض پاشش محلول نمك قرار داد و سپس بعد از ساعتهاي مقرر، نمونه‌ها را برداشته و سطح آنها را بررسي كرد.

نحوه انجام آزمون (ASTM B117)

آماده‌سازي و چيدن نمونه‌ها

 در اين آزمون نيز مانند ديگر آزمايشات خوردگي، در ابتدا بايد نمونه‌ها را با دقت كامل، تميز كرد و آلودگيهاي سطحي و روغنها را از سطح قطعات، پاك نمود. روش تميزكردن، به طبيعت سطح و نوع آلودگيهاي آن بستگي دارد، البته بايد بعد از تميزكاري دقت كافي را در پاك نگهداشتن نمونه‌ها در هنگام جابجايي، به كار برد. در تميزكردن پوششهاي رنگي و غيرفلزي كه حساس‌‌تر مي‌باشند، بايد اين كار را با ظرافت و توجه بيشتري به انجام رساند. در بعضي اوقات اگر بخواهيم كه پيشرفت خوردگي را در يك زير لايه رنگ و يا پوشش غيرفلزي، بررسي كنيم بايد با استفاده از يك وسيله نوك‌تيز مناسب، بر روي سطح، خراشي ايجاد كنيم تا زيرلايه آن در معرض محيط خورنده، قرار بگيرد. اين خراش به منظور شبيه‌سازي خسارات مكانيكي واردآمده به پوشش، ايجاد مي‌شود و همين خسارتهاي مكانيكي، مسئول آغاز شكل‌گيري عيوب مي‌باشند. ابزارهاي گوناگوني براي ايجاد خراش وجود دارند، نظير كاتر و يا تيغه‌هاي داراي سري از جنس كاربيدتنگستن.

البته در انتخاب اين ابزار بايد دقت كرد زيرا ابزارهاي كند، باعث تخريب بيش از حد پوشش و يا فرونشاندن پوشش، در زير لايه شده و بنابراين فلز عريان، به صورت يكنواخت در معرض خوردگي قرار نمي‌‌گيرد. مرحله بعد از تميزكردن نمونه‌ها، قراردادن آنها در محفظه دستگاه است. قطعات بايد به گونه‌اي ثابت شوند كه زاويه‌اي بين 15 تا 30 درجه نسبت به محور عمودي، داشته باشند. البته اگر موازي با محور اصلي سيلان، قرار گيرند، بسيار بهتر است. در حين آزمايش، نبايد هيچگونه تماسي بين نمونه‌ها باشد و نحوه چيدن آنها نيز، بايد به گونه‌اي باشد كه بر روي ديگر نمونه‌ها، سايه نيندازند و علاوه بر اين، قطرات چكيده شده از هر قطعه، بر روي نمونه ديگر سقوط نكند. در اين بين، جنس آويز هم، بسيار مهم است. ماده مناسب براي آويزهاي مورد استفاده، اغلب شيشه‌اي، لاستيكي، پلاستيكي و يا چوبهاي پوشش داده ‌شده مي‌باشد.

محلول نمك

محلول نمك‌، از انحلال 5 سهم كلريد سديم در 95 سهم آب، مشخص شده در استاندارد D 3911 بدست مي‌آيد (اين آب يا بايد تقطيرشده باشد و يا حاوي كمتر از 200 ppm مواد جامد باشد). نمك مورد استفاده، بايد عاري از نيكل و مس بوده، مقدار يديد سديم آن از 0.1، كمتر و در كل، ناخالصي‌هاي آن از 0.3، فراتر نرود. بعضي نمكها شامل اضافه‌شونده‌هايي هستند كه مانند ممانعت‌كننده، عمل مي‌كنند. بنابراين در هنگام خريد بايد حتما از صحت تركيب نمك، مطمئن شويد و بهتر است آناليز نمك را نيز انجام دهيد. pH محلول نمك در دماي 35 درجه سانتيگراد بين 6.5 تا 7.2 باشد.pH  در دماي اتاق بايد كمتر از 6.5 درجه سانتيگراد تنظيم شود زيرا وقتي محلول در دماي 35 درجه سانتيگراد ذره‌پاشي مي‌شود، با كاهش مقدار دي‌اكسيدكربن موجود در آن، pH نهايي مجددا در محدوده مشخص‌شده قرار مي‌گيرد.

شرايط محفظه

دماي محفظه بايد بين 34 تا 36 درجه سانتيگراد باشد و هواي فشرده مورد استفاده نيز بايد عاري از روغن و غبار باشد. براي تصفيه و تميزكردن هوا مي‌توان از عبوردادن آن از بين يك گازشوي آبي يا مواد پاك‌كننده ديگر نظير پشم و يا آلوميناي فعال‌شده، استفاده كرد. البته فيلترهاي تجاري كارتريجي نيز كاربرد دارند.

فشار ذره پاشش بايد در محدوده psi 25-10، ثابت نگهداشته شوند. مشاهده شده كه نوسان در فشار هوا مي‌تواند باعث افزايش خورندگي افشانك شود. براي جمع‌كردن قطرات از نمونه‌ها و يا ديگر منابع نيز بايد حداقل از دو جمع‌كننده، استفاده نمود.

جمع‌كننده‌ها بايد در حوالي نمونه‌ها باشند و به گونه‌اي قرار گيرند كه هر 80 سانتیمتر مربع از سطح جمع‌كننده در هر ساعت، بين 2-1 ميلي‌ليتر محلول را جمع كند.

پاشش

بعد از آماده‌كردن تمامي شرايط، مرحله پاشش محلول نمك فرا مي‌رسد، نمونه‌ها بايد در مدت ‌زمان انجام تست به طور كامل در معرض محلول قرار گيرند (بجز در مواردي كه در عملكردهاي خاص مشخص شده است). فعاليت مداوم، نياز به بسته ‌بودن محفظه دارد و اين پاشش تا فرارسدن زمان بررسي نمونه‌ها، ادامه مي‌يابد. براي بررسي نمونه‌ها نير بايد دوباره آنها را تميز نمود، براي اين كار از سيلان آبي استفاده مي‌شود. دماي اين آب، نبايد بيش از 38 درجه سانتيگراد باشد. بعد از شسته ‌شدن كامل نمكها از سطح، بايد نمونه‌ها را به سرعت، خشك كرد.

نحوه نگارش و اعلام نتايج

بعد از اتمام آزمايش، بايد يكسري اطلاعات را ثبت و كلاسه‌بندي كرد. اين اطلاعات در ادامه آمده است :

نوع نمك و آب مورد استفاده در آماده‌سازي محلول،

تمامي دماهاي خوانده ‌شده با ثبت زمانهاي خواندن،

اندازه‌گيري غلظت و pH محلول جمع‌آوري شده در دماي 35 درجه سانتيگراد،

نوع نمونه، اندازه آن، تعداد و توزيع كامل قطعه،

روش پاك‌ كردن نمونه‌ها قبل و بعد از آزمايش،

روش قراردادن نمونه‌ها يا معلق‌كردن آنها در محفظه،

دوره‌هاي پاشش،

تمامي نتايج بازرسي‌ها.

مهمتر از همه اين موارد، نتيجه‌گيري و تفسير نمونه‌ها بعد از انجام آزمون مي‌باشد. معمولا در آزمون پاشش نمك، بر روي يك نمونه بعد از گذراندن ساعتي مشخص، سه عيب عمده مشاهده مي‌گردد :

تاول‌زدن (Blistering)،

زنگ‌زدن (Rusting)،

زيربريدگي.

اليته عيوب ديگري نيز مشاهده مي‌شوند كه از اهميت كمتري برخوردارند نظير تشكيل تركچه‌هاي موئين سطحي و ترك‌خوردگي. استاندارد ASTM D 714، يك روش ارزيابي را در مورد تاول‌زدن ارائه مي‌دهد. به طور خلاصه، اندازه‌گيري‌ها بر اساس اندازه و دانسيته سطحي تاولها (شمار تاولها در واحد سطح ) مي‌باشد. يك مقياس عددي از 10 تا 0 وجود دارد كه 10، نشان‌دهنده نبودن تاول‌زدگي و 0، معرف عيب كلي فيلم است. دانسيته تاولها نيز بر اساس درجات زير، رده‌بندي مي‌شود. تراكم (D)، تراكم متوسط (MD)، متوسط (M) و كم (F).

به نظر مي‌رسد كه سيستم درجه‌بندي، آسان و صريح باشد ولي آزمايشها نشان مي‌دهند كه چنين نيست. اعداد نسبت داده‌شده، ارزش مطلق ندارند و عبارت دانسيته نيز نسبي هستند. اگر فقط تاولهاي با يك اندازه بر روي صفحه وجود داشته باشد، درجه‌بندي آسان خواهد بود اما بيشتر صفحات، حاوي تاولهايي با اندازه متفاوت هستند و تاولها در هر اندازه نيز داراي دانسيته متغيري مي‌باشند. بنابراين حتي با وجود استانداردهاي تصويري، هنوز درجه‌بندي، ذهني است، چشم يك متخصص آزموده، مي‌تواند تا حدي دقيق‌تر باشد.

استاندارد ASTM D 610، روشي را براي برآورد مقاومت در برابر زنگ‌زدگي ارائه مي‌دهد. براي درجه‌بندي زنگ‌زدگي، رنگ واقعي بايد از لكه‌ها و رنگهايي كه توسط زنگهاي واقعي در نقاط ديگر صفحه ايجاد شده‌اند، تميز داده شود. بر طبق اين روش، درجه زنگ‌زدگي، عددي در مقياس 10 تا صفر مي‌باشد. 10 به معني نبود زنگ‌زدگي و صفر به معني عيب كامل است. در مورد نمونه‌‌هاي خراشيده‌ شده، ارزيابي را مي‌توان فقط در پايان آزمايش انجام داد، زيرا پوشش در مناطق خراش يافته، نخست بايد تخريب شود. ارزيابي، با زدودن پوشش در قسمتهاي تحت تاثير قرارگرفته، با به كارگيري نيروي ملايمي در راستاي خراش انجام مي‌گيرد تا حدي كه ديگر پوشش در اثر اعمال همان نيرو، زدوده نشود. سپس فاصله پوشش بركنده از خراش را به وسيله خط‌كش، اندازه‌گيري مي‌كنند. اين كار مطلقا بر اساس حدسيات انجام نمي‌شود و عيني‌بودن آن نيز مشهود است.

امروزه براي تفسير بهتر نمونه‌ها از روشهاي همزمان شناسايي تجزيه‌اي نمونه‌هاي خورده ‌شده، استفاده مي‌شود. يكي از اين روشها، دنبال‌كردن سطح نمونه‌ها به كمك IR-Spectroscopy مي‌باشد. مقايسه طيفهاي نمونه‌هايي كه تست شده‌اند و دانستن وابسته زماني يا قانون زماني سطوح، اين امكان را مي‌دهد كه رفتار قطعه را بنابر مشاهدات انجام شده در زمانهاي كم، براي مدتهاي طولاني‌تر ، پيش‌بيني كرد. اين روش بررسي، باعث كاهش در زمان و افزايش دقت در تفسير نمونه‌ها مي‌شود.