样品铜离子加速盐雾实验
一、实验背景与原理
铜离子加速盐雾实验（CASS 实验）是在传统盐雾实验基础上加入铜盐（如氯化铜），通过铜离子的催化作用加速金属样品的腐蚀进程，模拟海洋环境、工业大气等高腐蚀性场景下的材料耐蚀性能。
该实验相比中性盐雾（NSS）实验腐蚀速率更快（通常为 3~5 倍），能在更短时间内评估样品表面处理（如电镀、涂层）或材料本身的抗腐蚀能力。
二、实验准备与设备要求
1. 样品预处理
清洁与干燥：去除样品表面油污、氧化皮或杂质（常用酒精、丙酮擦拭），确保腐蚀介质能均匀接触表面；若样品有涂层，需检查涂层完整性，避免预处理损伤表面防护层。
样品固定：用惰性材料（如塑料支架、玻璃纤维绳）悬挂或固定样品，避免金属夹具与样品接触产生电偶腐蚀，同时保证样品表面与垂直方向成 30°~45° 角，便于盐雾沉降。
2. 盐雾溶液配制
成分与浓度：将氯化钠（分析纯）溶于蒸馏水或去离子水，配制成 5%（质量分数）的盐溶液，再按每升溶液加入 0.26g±0.02g 氯化铜（CuCl₂・2H₂O），调节 pH 至 3.0~3.2（用醋酸或氢氧化钠），确保溶液呈弱酸性，增强铜离子的催化活性。
3. 实验设备要求
盐雾箱：需具备恒温控制（温度维持在 50℃±1℃）、盐雾沉降量调节（1~2mL/80cm²・h）及铜离子浓度稳定功能，箱体材料应选用耐蚀塑料（如聚丙烯），避免自身腐蚀影响实验精度。
三、实验执行与过程控制
1. 盐雾生成与循环
喷雾方式：通过压缩空气将盐溶液雾化，经预热器（保持气体温度略高于箱内温度，防止冷凝水影响样品）送入盐雾箱，确保盐雾颗粒细小均匀，避免液滴直接冲刷样品表面。
连续喷雾模式：实验通常需连续喷雾（无间歇），根据样品预期使用场景设定测试时长（如 24h、48h、96h 等），高腐蚀需求场景可延长至数百小时。
2. 环境参数监控
温湿度控制：实时监测箱内温度（50℃±1℃）和湿度（保持饱和状态），温度波动过大会影响腐蚀速率的一致性；
定期检查盐雾沉降量，若超出 1~2mL/80cm²・h 范围，需调整喷雾压力或溶液浓度。
溶液更新：若实验周期较长（超过 72h），需定期更换盐雾溶液（通常每 24h 更换一次），避免铜离子浓度降低或杂质沉积影响腐蚀效果。
四、样品评估与结果分析
1. 外观检查
腐蚀形态观察：实验结束后，用清水轻轻冲洗样品表面盐结晶，目视或借助放大镜检查腐蚀迹象，如锈点、涂层剥落、基体腐蚀坑等，记录腐蚀起始位置及扩展范围。
评级标准：按行业标准（如 ISO 16232、ASTM B117）对腐蚀程度分级。
例如：0 级无腐蚀，1 级轻微锈点，2 级局部腐蚀，3 级大面积腐蚀穿透等，直观反映样品耐蚀性差异。
2. 性能测试补充
附着力测试：若样品表面有涂层，可通过划格法或胶带剥离法检查腐蚀后涂层的附着力变化，评估盐雾环境对涂层结合力的影响。
厚度与成分分析：使用测厚仪（如磁性测厚仪）测量金属镀层腐蚀后的厚度损失，或通过 X 射线光电子能谱（XPS）分析腐蚀产物成分，探究铜离子催化下的腐蚀机理。
五、注意事项与实验优化
安全防护：盐雾溶液含强酸弱碱成分，操作时需佩戴防护手套、护目镜，实验废气需通过中和处理（如碱液吸收）后排放，避免环境污染。
对比实验设计：为提高结果可靠性，可设置对照组（如未处理样品、标准涂层样品）同步测试，通过腐蚀速率对比更准确评估样品性能；
对于复杂构件，可选取代表性局部区域进行实验，或结合实际工况加载应力（如拉伸、弯曲）模拟动态腐蚀场景。
通过严格控制铜离子浓度、温度、盐雾沉降等参数，铜离子加速盐雾实验能高效预测样品在苛刻腐蚀环境中的服役寿命，为材料选型、表面处理工艺优化提供关键数据支撑。
