金属与涂层的氨气腐蚀试验怎么做？标准、步骤与注意事项

氨气腐蚀试验是一种模拟氨气环境对材料、产品或部件腐蚀影响的可靠性测试方法，主要用于评估材料在含氨介质中的耐腐蚀性、稳定性及性能变化，广泛应用于电子电器、金属材料、建筑材料、汽车零部件等行业。

一、试验核心目的

氨气（NH₃）是一种碱性气体，易溶于水形成氨水（NH₃・H₂O），对金属（如铜、锌、铁）、镀层、高分子材料及电子元件（如连接器、电路板）易产生腐蚀，导致性能下降或失效。
试验的核心目的包括：

1. 评估材料 / 产品在含氨环境下的耐腐蚀能力；

2. 验证产品是否符合相关行业的耐氨气腐蚀标准；

3. 分析腐蚀机理，为材料选型、产品结构优化提供数据支持；

4. 模拟实际应用场景（如冷库、化肥厂、厨房等含氨环境）的可靠性。

二、试验分类与标准体系

氨气腐蚀试验根据试验环境、浓度控制方式及应用场景可分为不同类型，且遵循国内外通用标准，常见分类及标准如下：

1. 按试验环境分类

2. 主要标准体系

不同行业和地区有明确的试验标准，核心标准如下：

• 国际标准（ISO/IEC）：

• IEC 60068-2-43: 环境试验 第 2-43 部分：试验方法 试验 Kd：接触点和连接件的氨气腐蚀试验

• ISO 12103-1: 涂料耐腐蚀性试验 第 1 部分：氨气暴露试验

• 国家标准（GB）：

• GB/T 2423.17-2008: 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Ka：盐雾
  （注：GB/T 2423 系列中无单独氨气试验，但 GB/T 10125-2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》可结合氨气调整参数）

• GB/T 5135.19-2019: 自动喷水灭火系统 第 19 部分：水系灭火剂 （含氨气腐蚀验证）

• 行业标准（ASTM/JIS）：

• ASTM B895-15: 金属材料在氨气环境中腐蚀试验的标准方法

• JIS Z 2371: 盐雾试验方法 （可扩展用于氨气 - 盐雾复合腐蚀）

• 电子行业规范：

• GJB 150.11A-2009: 军用设备环境试验 第 11 部分：盐雾试验 （含氨气协同腐蚀要求）

三、核心测试流程（以动态氨气试验为例）

动态氨气试验因模拟性强、结果可靠，是最常用的类型，具体流程可分为6 个核心步骤：

1. 样品准备

• 样品筛选：选取代表性样品（如金属片、电子连接器、涂层样板），数量通常为 3-5 件 / 组；

• 样品预处理：

• 清洁样品表面（用无水乙醇去除油污、灰尘），避免杂质影响腐蚀结果；

• 对样品进行初始状态检测：记录外观（拍照、尺寸测量）、性能参数（如导电性、硬度、附着力）；

• 对电子样品进行密封保护（如非测试区域用硅胶密封），仅暴露测试面。

2. 试验设备搭建

• 核心设备：动态腐蚀试验箱（含氨气供气系统、温湿度控制系统、气体混合装置、排气处理系统）；

• 辅助设备：氨气浓度检测仪（如电化学传感器）、温湿度记录仪、pH 计（监测冷凝水 pH）；

• 安全防护：试验箱需具备氨气泄漏报警功能，排气需经中和处理（如稀硫酸吸收），避免有毒气体泄漏。

3. 环境参数设定

根据标准或实际工况设定关键参数，常见参数范围如下：

4. 试验运行与监测

• 启动试验箱，通入氨气 - 空气混合气体，稳定温湿度及浓度后放入样品；

• 试验过程中定期监测：每 4-8h 记录氨气浓度、温湿度，检查样品是否出现锈蚀、变色、涂层脱落等现象；

• 若浓度波动超过 ±10%，需调整供气流量，确保环境稳定。

5. 样品后处理与评估

• 试验结束后，取出样品，用去离子水轻轻冲洗表面（避免损伤腐蚀产物），晾干后进行评估；

• 评估项目：

• 金属材料：测试腐蚀速率（重量损失法：Δm = m₀ - m₁，单位：g/m²・h）、硬度变化；

• 电子元件：测试接触电阻（如从初始 10mΩ 升至 100mΩ 为失效）、绝缘性能；

• 涂层材料：测试附着力（划格法）、耐冲击性；

3. 微观分析：通过扫描电子显微镜（SEM）观察腐蚀形貌，X 射线衍射（XRD）分析腐蚀产物成分（如铜的腐蚀产物为 Cu (OH)₂・CuCO₃）。

4. 外观评估：用肉眼或显微镜观察样品表面是否有腐蚀斑点、镀层剥落、变色（如铜变蓝绿色、银变黑色）；

5. 性能测试：

6. 报告输出

试验报告需包含：试验标准、样品信息、参数设定、过程数据、外观及性能对比、腐蚀机理分析、结论（是否合格）及改进建议。

四、关键影响因素与控制要点

1. 氨气浓度均匀性：动态试验需通过气体搅拌装置确保箱内浓度均匀，避免局部浓度过高导致测试偏差；

2. 温湿度协同作用：高湿 + 高温会显著加速腐蚀（如 40℃+90% RH 环境下的腐蚀速率是 23℃+60% RH 的 3-5 倍）；

3. 样品初始状态：表面油污、氧化层会影响腐蚀的起始时间，必须严格预处理；

4. 氨气纯度：需使用高纯度氨气（99.99% 以上），避免杂质气体（如 H₂S、CO₂）干扰试验结果。

五、典型应用场景

1. 电子电器行业：评估连接器、继电器、印刷电路板（PCB）在含氨环境（如厨房、冷库）中的接触可靠性；

2. 金属材料行业：测试镀锌、镀镍、镀铬层的耐氨气腐蚀能力，筛选最优镀层工艺；

3. 建筑材料行业：验证混凝土、涂料在氨气污染环境（如化肥仓库）中的耐久性；

4. 汽车行业：测试发动机周边部件（如水管接头）在含氨冷却液泄漏后的腐蚀抗性。

六、注意事项

1. 安全防护：氨气为有毒气体（TLV-TWA：25 ppm），试验需在通风橱或密闭试验箱内进行，操作人员需佩戴防毒面具、手套；

2. 设备校准：氨气浓度检测仪、温湿度传感器需每月校准一次，确保数据准确；

3. 平行试验：每组样品需至少 3 件，取平均值作为结果，避免个体差异影响结论；

4. 标准选择：根据产品类型和应用场景选择合适的标准（如电子元件优先 IEC 60068-2-43，金属材料优先 ASTM B895）。

总之，氨气腐蚀试验的核心是精准模拟含氨环境，通过科学的参数控制和多维度评估，验证材料 / 产品的耐腐蚀性。试验结果需结合实际应用场景解读，为产品设计、材料选型提供可靠依据。