人工加速老化试验都有哪些?
防腐涂料作为一种常用的涂料,在使用时其涂层容易受到太阳辐照而老化失效。那么有哪些检测涂料老化的试验?这些试验有哪些区别?不同的试验又如何应用呢?
紫外老化试验
紫外老化试验主要利用荧光紫外灯管来模拟太阳光中的紫外线部分,通过控制光照强度、温度(通常50℃-70℃)和冷凝湿度(通常95%-100%RH),周期性地进行光照和冷凝来加速材料老化。
优势:紫外老化试验对紫外线引起的粉化变色等现象的加速效果比较明显。
劣势:其光源光谱与真实的太阳光光谱存在较大差异,缺乏可见光和红外光区域,因此无法全面模拟实际户外环境的影响。
氙灯老化试验
氙灯老化试验利用氙弧灯发射出包括紫外线、可见光和红外线在内的全光谱,更接近真实的太阳光光谱。通过控制辐照度(如0.50 W/m² @340nm)、黑板温度(如65±3℃)、相对湿度(如50±5%)以及周期性喷水来模拟日夜循环及雨水效应。
优势:氙灯老化试验的光谱全面性优于紫外老化试验。
劣势:氙灯老化试验的设备成本以及后续的维护费用相对较高。
碳弧灯老化试验
这是较早采用的一种人工加速老化试验方法。它通过碳电极之间形成的电弧产生光辐射,其光谱范围主要包括紫外和可见光(例如300-700nm)。试验过程中也会控制温度(如63±3℃)、湿度(如50±5%)和喷水周期。
优势:碳弧灯老化试验在一些传统的行业(如部分汽车零部件、早期塑料测试)中仍有应用。
劣势:碳弧灯的光谱能量分布与太阳光谱,尤其是在短波紫外区域,匹配性较差。碳棒作为消耗品,需要定期更换(约几十小时),不仅增加了维护成本,也带来了光源稳定性的问题。
盐雾试验
盐雾试验主要用于评价涂层在含盐潮湿环境中的耐腐蚀性能。它将试样置于密闭箱体中,连续或间歇地向内喷洒一定浓度的氯化钠溶液(常用5%NaCl),形成盐雾氛围。试验温度通常控制在35±2℃。
优势:盐雾试验对于评估涂层的耐腐蚀性起泡、基材锈蚀等情况非常有效,是目前最常用的腐蚀测试方法之一,标准体系成熟。
劣势:盐雾试验是一个单一、持续的腐蚀条件,这与真实环境中干湿交替、污染物沉积等复杂多变的情况有较大区别,可能导致与户外实际暴露的相关性不佳。
湿热老化试验
湿热老化试验主要考察涂层在高温高湿环境下的耐受能力。它将试样放置在恒定的高温和高湿度环境中(例如40℃,95%RH或60℃, 95%RH),不涉及光照因素。测试时间可从几百到几千小时不等。
优势:湿热老化试验能有效评估涂层因吸水溶胀、水解导致的附着力下降、起泡等问题设备相对简单,成本较低。
劣势:由于没有光照因素,无法模拟光老化效应,因此通常需要与其他老化试验方法结合使用,才能更全面地评价涂层性能。
如何选择人工加速老化试验
关注耐候性(如失光、变色、粉化):
优先考虑氙灯老化试验(更接近全光谱太阳光)或紫外老化试验(重点关注紫外线破坏)。
关注防腐性(如生锈、起泡):
盐雾试验是基本选项。若环境更复杂,可考虑循环腐蚀试验(结合盐雾、干燥、湿热等循环)。
特定行业或传统要求:
某些行业或历史规范可能指定使用碳弧灯老化试验(如部分日本汽车标准JIS D0205)。
追求更高准确性:
复合老化试验:
结合多种因素(如光照+盐雾+湿热)进行循环测试,能更好模拟真实世界复杂环境,提高与自然老化的相关性。
多方法联用:
采用两种或多种老化试验方法分别评估涂层不同方面的性能。
人工加速老化试验是评估防腐涂层耐久性的重要手段,但没有一种单一试验能完全替代自然老化。它们各有侧重:
氙灯老化光谱全面,常用于综合耐候性评估。
紫外老化对紫外引发的降解加速性强。
盐雾试验是耐腐蚀性测试的基石。
湿热老化专注水解和水汽侵蚀。
碳弧灯老化较多用于一些传统特定领域。
最可靠的方法是将人工加速老化试验与户外自然暴露测试相结合,建立相关性数据,从而更准确地预测涂层的实际使用寿命。