塩水噴霧試験

塩水噴霧試験（または塩霧試験）は、標準化された一般的な腐食試験方法であり、材料や表面コーティングの耐腐食性を確認するために使用されます。通常、試験対象となる材料は金属（石、セラミック、ポリマーも試験される場合があります）であり、下にある金属にある程度腐食防止を施すことを目的とした表面コーティングで仕上げられています。

塩水噴霧試験は、コーティングされたサンプルに腐食攻撃を生じさせて、保護仕上げとして使用するコーティングの適性を（主に比較して）評価する加速腐食試験です。腐食生成物（錆やその他の酸化物）の出現は、所定の期間後に評価されます。試験期間はコーティングの耐腐食性によって異なります。一般的に、コーティングの耐腐食性が高いほど、腐食や錆が発生するまでの試験期間が長くなります。

塩水噴霧試験は、最も広く普及し、長年確立されている腐食試験の 1 つです。ASTM B117は 、1939 年に最初に発行された、国際的に認められた最初の塩水噴霧規格です。その他の重要な関連規格には、 ISO  9227、JIS  Z  2371、ASTM  G85 があります。

塩水噴霧試験は、比較的安価で、迅速で、十分に標準化されており、適度に再現性があるため、人気があります。溶融亜鉛めっき鋼などの特定のコーティングでは、塩水噴霧試験の期間とコーティングの予想寿命との間には弱い相関関係があるかもしれませんが、この試験は低コストで結果がすぐに得られることから、世界中で人気を博しています。今日のほとんどの塩水噴霧チャンバーは、コーティングの耐食性を予測するために使用されているのではなく、前処理や塗装、電気めっき、亜鉛めっきなどのコーティングプロセスを比較基準で維持するために使用されています。たとえば、前処理および塗装された部品は、生産に受け入れられるために、96 時間の中性塩水噴霧に合格する必要があります。この要件を満たさない場合は、前処理の化学プロセスまたは塗装品質が不安定であることを意味します。これは、今後のバッチが望ましい品質になるようにすぐに対処する必要があります。加速腐食試験が長くなるほど、プロセスが制御不能な状態が長くなり、不適合バッチの形での損失が大きくなります。したがって、塩水噴霧試験の主な用途は、実際の耐食性と予想される耐食性を迅速に比較できるようにすることです。最も一般的な方法は、試験中のサンプルに酸化物が現れるまでの時間を予想と比較し、試験の合格か不合格かを判断します。このため、塩水噴霧試験は品質監査の役割で最もよく使用され、金属部品の表面コーティングなどの製造プロセスの有効性を確認するために使用できます。塩水噴霧試験は、実際の腐食条件を作成、複製、または加速しないため、実際の環境で材料または表面コーティングが腐食にどの程度耐えるかを予測することにはほとんど適用されません。これには、サイクル腐食試験の方が適しています。

試験装置は密閉された試験キャビネット/チャンバーで構成され、加圧空気を使用してスプレーノズルで塩水 (5% NaCl) 溶液を噴霧します。これにより、チャンバー内に濃い塩水霧 (ミストまたはスプレーとも呼ばれます) の腐食環境が生成され、この環境にさらされた試験サンプルは厳しい腐食条件にさらされます。チャンバーの容量はサプライヤーによって異なります。特定の塩水噴霧試験規格で最小容量が要求されている場合は、それが明確に記載されており、それに従う必要があります。チャンバーが大きいほど、より均一な試験環境を提供できるという一般的な歴史的合意があります。

塩水噴霧試験溶液のバリエーションは、試験する材料によって異なります。鉄鋼ベースの材料に対する最も一般的な試験は、中性塩水噴霧試験（NSS と略されることが多い）です。これは、このタイプの試験溶液が 6.5 ～ 7.2 の中性 pH に調製されるという事実を反映しています。中性 pH を維持するために、塩酸または水酸化ナトリウムを添加して pH を必要な範囲まで下げたり上げたりします。結果は通常、腐食生成物の出現がない NSS での試験時間として表されます（例: ISO 9227 に従って NSS で 720 時間）。合成海水溶液も、一部の企業や規格で一般的に指定されています。その他の試験溶液には、酢酸（ASS と略されることが多い）や塩化銅を含む酢酸（ CASS と略されることが多い）などの他の化学物質が添加されており、それぞれ電気メッキ銅ニッケルクロム、電気メッキ銅ニッケル、または陽極酸化アルミニウムなどの装飾コーティングの評価用に選択されています。これらの酸性試験溶液のpHは通常3.1～3.3である。

一部の情報源では、交差汚染の危険性があるため、NSS テストに ASS または CASS テスト キャビネットを交互に使用することは推奨されていません。CASS テスト後にキャビネットを徹底的に洗浄するのは非常に難しいと言われています。ASTMではこの問題は取り上げられていませんが、ISO 9227 では推奨されておらず、行う場合は徹底的な洗浄を推奨しています。

塩水噴霧試験の大部分は連続的であり、つまり、試験中のサンプルは試験の全期間にわたって連続的に発生する塩水噴霧にさらされますが、そのような曝露を必要としない試験もいくつかあります。このような試験は一般に修正塩水噴霧試験と呼ばれます。ASTM G85 は、基本的な塩水噴霧試験のバリエーションであるいくつかの修正塩水噴霧試験を含む試験規格の一例です。

ASTM G85 ^[1]は、改良塩水噴霧試験を網羅する最も一般的な世界的試験規格です。ASTM G85では、このような試験は全部で5つあり、付録A1からA5と呼ばれています。

これらの改良された試験の多くは、もともと特定の産業分野内で、自然に発生する腐食の影響を再現し、その影響を加速できる 腐食試験の必要性に応えるために考案されました。

この加速は、化学的に変化させた塩水噴霧溶液の使用によって生じ、多くの場合、他の試験環境と組み合わされ、ほとんどの場合、これらの試験環境の時間の経過に伴う比較的急速な循環によって生じます。特定の業界では人気がありますが、修正塩水噴霧試験は多くの場合、サイクリック腐食試験(CCT) に取って代わられています。ASTM G85 の修正塩水噴霧試験に使用される環境試験チャンバーの種類は、一般にASTM B117の試験に使用されるチャンバーに似ていますが、自動環境循環制御システムなどの追加機能を備えていることがよくあります。

ASTM G85 付録 A1 – 酢酸塩水噴霧試験 (非周期的) この試験は、高温の酢酸塩水噴霧環境にさらされた場合の鋼鉄および亜鉛ダイカスト上の装飾用クロムめっきの相対的な耐腐食性を決定するために使用できます。この試験は ASS 試験とも呼ばれます。試験片は密閉されたチャンバー内に配置され、試験規格の要件に従って調製され、酢酸の添加によって酸性化 (pH 3.1～3.3) された塩水溶液の連続間接噴霧にさらされます。この噴霧は、チャンバー温度 35 °C で、1～2 ml/80 cm ² / 時間の速度で試験片に落下するように設定されます。この環境は、一定の定常状態で維持されます。試験期間は可変です。^[2]

ASTM G85 付録 A2 – 酸性塩霧試験 (周期的)。

この試験は、酢酸塩水噴霧、続いて空気乾燥、続いて高湿度という、高温下で変化する気候にさらされた場合のアルミニウム合金の相対的な耐腐食性を試験するために使用できます。この試験は MASTMAASIS 試験とも呼ばれます。試験片は密閉されたチャンバー内に置かれ、次の 3 つの繰り返しサイクルで構成される変化する気候にさらされます。試験規格の要件に従って調製され、酢酸の添加によって酸性化 (pH 2.8～3.0) された塩水溶液の連続間接噴霧に 0.75 時間さらされます。この噴霧は、1～2 ml/80 cm ² /時の速度で試験片に降り注ぐように設定されます。その後、空気乾燥 (パージ) 気候に 2 時間さらされます。その後、徐々に 65% RH から 95% RH まで上昇する高湿度気候に 3.25 時間さらされます。試験サイクル全体は、チャンバー温度が49℃で一定に保たれます。サイクルの繰り返し回数と試験時間は変動します。^[2]

ASTM G85 付録 A3 – 海水酸性化試験 (サイクリック)

このテストは、酸性化した合成海水噴霧の変動気候に曝露された後、高温で高湿度にさらされた場合の、コーティングされたまたはコーティングされていないアルミニウム合金およびその他の金属の相対的な耐腐食性をテストするために使用できます。このテストは SWAAT テストとも呼ばれます。テストサンプルを密閉チャンバーに入れ、次の 2 つの繰り返しサイクルで構成される変動気候に曝露します。最初に、テスト規格の要件に従って調製され、酢酸の添加によって酸性化 (pH 2.8～3.0) された合成海水溶液の連続間接噴霧に 30 分間曝露します。この噴霧は、1～2 ml/80 cm ² /時の速度でサンプルに降り注ぐように設定されています。その後、高湿度気候 (98% RH 以上) に 90 分間曝露します。試験サイクル全体は、一定のチャンバー温度49℃で行われます（有機コーティングされた試験片の場合は24～35℃に下げる場合があります）。サイクルの繰り返し回数と試験時間は可変です。^[2]

ASTM G85 付録 A4 – SO
₂塩水噴霧試験（周期的）

この試験は、複合SOに遭遇する可能性のある製品サンプルの腐食に対する相対的な耐性を試験するために使用できます。
₂/塩水噴霧/酸性雨環境への耐性は、通常の使用期間中に保証されます。試験片は密閉されたチャンバー内に配置され、2 つの気候サイクルのうち 1 つにさらされます。いずれの場合も、塩水噴霧への曝露は、試験規格の要件に従って準備された塩水噴霧または合成海水になります。最も適切な試験サイクルと噴霧溶液は、当事者間で合意されます。

最初の気候サイクルは、中性（pH 6.5～7.2）の塩水/合成海水溶液の連続間接噴霧で構成され、1～2 ml/80 cm ² /時の速度で試験片に滴下されます。この噴霧中、チャンバーにはSO
₂^{6 時間の噴霧ごとに 1 時間、チャンバー容積 1 m 3あたり 35 cm 3} /分の割合でガスを噴霧します。テスト サイクル全体を通して、チャンバー温度は 35 °C で一定です。サイクルの繰り返し回数とテスト期間は可変です。

^{2回目の気候サイクルは、中性（pH 6.5～7.2）の塩水/合成海水溶液を0.5時間連続間接噴霧し、1～2 ml/80 cm 2} /時の速度で試験片に滴下する。その後、SOを0.5時間投与する。
₂^{チャンバー容積1m 3あたり35 cm 3} /分の割合でガスを吹き込む。その後、2時間高湿度に浸す。試験サイクル全体を通してチャンバー温度は35℃で一定である。サイクルの繰り返し回数と試験時間は変化する。^[2]

ASTM G85 付録 A5 – 希薄電解質塩霧/乾燥試験 (サイクリック)

この試験は、鋼鉄上の塗料を常温で希釈塩水噴霧し、その後高温で自然乾燥させるという変化する気候にさらした場合の相対的な耐腐食性を試験するために使用できます。これは表面コーティング業界では一般的な試験で、PROHESION 試験とも呼ばれています。試験片は密閉されたチャンバー内に置かれ、次の 2 部構成のサイクルで変化する気候にさらします。まず、試験規格の要件に従って調製され、酢酸を加えて酸性化 (pH 3.1～3.3) された塩水溶液の連続間接噴霧に 1 時間さらします。この噴霧は、常温チャンバー (21～27 °C) で、1～2 ml/80 cm ² / 時間の速度で試験片に降り注ぐように設定されます。その後、35 °C の自然乾燥 (パージ) 気候に 1 時間さらします。このサイクルは、必要な期間が達成されるまで繰り返されます。^[2]

チャンバーの構造、試験手順、試験パラメータは、ASTM B 117 や ISO 9227 などの国内および国際規格で標準化されています。これらの規格では、温度、噴霧溶液の空気圧、噴霧溶液の調製、濃度、pHなどの試験パラメータなど、この試験を実行するために必要な情報が規定されています。規格への準拠を示すには、試験パラメータを毎日チェックする必要があるため、それに応じて記録を保持する必要があります。ASTM B117 と ISO 9227 は、参照規格として広く使用されています。試験キャビネットは、ここで指定された要件に従って製造されます。

ただし、これらのテスト規格では、評価するコーティングのテスト期間に関する情報も、塩の形での腐食生成物の出現についても提供されていません。要件は、顧客と製造業者の間で合意されます。自動車業界では、要件は材料仕様で指定されます。異なるコーティングは塩水噴霧テストで異なる動作を示すため、テスト期間もコーティングの種類によって異なります。たとえば、一般的な電気亜鉛メッキおよび黄色不動態化鋼部品は、塩水噴霧テストで白錆びが発生することなく 96 時間持続します。電気亜鉛ニッケル鋼部品は、NSS テストで赤錆びが発生することなく 720 時間以上持続します (または、CASS テストで赤錆びが発生することなく 48 時間以上持続します)。要件はテスト期間 (時間) で確立されており、コーティングは最小テスト期間に準拠する必要があります。

塩水噴霧試験に時々使用される人工海水は、 ASTM Internationalで見つけることができます。人工海水の規格は ASTM D1141-98 で、代替海水の準備に関する標準的な方法です。

この方法で評価できる一般的なコーティングは次のとおりです。

• リン酸処理（前処理）された表面（その後に塗料/プライマー/ラッカー/防錆剤を塗布）
• 亜鉛および亜鉛合金めっき（電気めっきも参照）。ガイドラインについてはISO 4042を参照
• 電気メッキクロム、ニッケル、銅、スズ
• ISO 10683に準拠した亜鉛フレークコーティングなど、電解塗布されていないコーティング
• 防錆剤などの有機コーティング
• 塗装コーティング

溶融亜鉛めっきされた表面は、一般的に塩水噴霧試験では試験されません (ISO 1461 または ISO 10684 を参照)。溶融亜鉛めっきは、自然環境にさらされると炭酸亜鉛を生成し、コーティング金属を保護して腐食速度を低下させます。溶融亜鉛めっきされた試験片が塩水噴霧にさらされても炭酸亜鉛は生成されないため、この試験方法では腐食保護の正確な測定は行われません。ISO 9223 には、溶融亜鉛めっきされた試験片の耐腐食性を適切に測定するためのガイドラインが記載されています。

下地に溶融亜鉛メッキを施した塗装面は、この方法に従ってテストできます。ISO 12944-6 を参照してください。

試験期間は、数時間（例：リン酸処理鋼の場合は 8 時間または 24 時間）から 1 か月以上（例：亜鉛ニッケルコーティングの場合は 720 時間、特定の亜鉛フレークコーティングの場合は 1000 時間）までさまざまです。

• 金属仕上げ。ガイドブックとディレクトリ。Metal Finishing Magazine 発行、1996 年

• 腐食
• 腐食工学
• サイクル腐食試験
• 環境チャンバー
• 日本工業規格
• ASTMインターナショナル
• 国際標準化機構

• ASTM G85 改良塩水噴霧試験規格^[3]
• Deutsches Institut für Normung eV DIN 50021 Sprühnebelprüfungen mit verschiedenen Natriumchromidlösungen。 Beuth Verlag GmbH、1988 年。この規格は ISO 9227 に取って代わられ、参考文献の目的でのみ言及されています。
• ISO 国際標準化機構。ISO 9227 人工雰囲気での腐食試験 - 塩水噴霧試験、2006 年
• ISO 国際標準化機構。ISO 4628-3 塗料およびワニス。コーティングの劣化の評価。欠陥の量とサイズ、および外観の均一な変化の強度の指定。パート 3 錆の程度の評価
• MIL-STD-810環境工学上の考慮事項と実験室試験
• ASTM B117 試験条件、方法および適用^[4]