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人們普遍認為，需要改進方法來評估鋼鐵上的有機塗層的腐蝕控製性能。既定的測試程序（主要是ASTM B 117鹽霧）的困難已經得到了很好的記錄，在此無需重述。考慮到既定的塗層係統的廣泛變化，對可靠的短期測試程序的需求比以往任何時候都要大。由於日益嚴格的揮發性有機物(VOC)法規，現有塗料係統的配方可能會發生變化。更現實的測試程序將允許在新舊符合VOC的組合物之間進行有意義的性能比較，而不依賴於長期室外暴露結果。
一個"好的"或有意義的實驗室測試的最鍵的要求是，它要模擬實踐中所使用的材料的相對性能等級，並產生與現場經驗一致的失效模式。此外，一個有用的測試必須是可重複的，而且是合理的快速。目前，還沒有任何測試被證明能滿足這些要求。
雖然完全模擬戶外環境中眾多複雜的變量似平並不實際（甚至不可能），但一個合理的方法是包括確定這些變量中最重要的變量並將其納入加速測試協議。近年來，根據使用循環濕/幹腐蝕室（即產生鹽霧的室與允許試樣幹燥的室交替出現），已經報告了與外部結果的關聯性得到加強。電解質層從麵板表麵的這種循環潤濕和幹燥被認為以比例如連續ASTM B 117鹽霧試驗更真實的方式對塗層施加應力，在連續ASTM B 117鹽霧試驗中，麵板被放置在恒定的高相對濕度(RH)環境中(~ 97%)。至少，考慮到暴露在室外環境中的材料經常經曆類似的濕潤和幹燥效應，濕/幹循環因素的結合似乎是直觀合理的。還闡述了電解質成分的重要性(例如，結合銨和硫酸鹽物質來模擬工業環境中發生的腐蝕過程)。
盡管人們越來越認識到濕/幹循環（或一股的循環應力因素)和電解液成分變量的重要性，但在整個油漆降解和腐蝕過程中，老化因素(如紫外線照射、水汽凝結)的影響仍未得到重視。由於油漆製金屬界麵的腐蝕和漆膜的老化是在自然界中同時發生的過程·因此認為這兩個過程可能有顯著的相關性似乎是合理的。例如，天氣導致的油漆有機粘合劑的降解可能會導致塗層表麵更加親水，這可能會改變係統的潤濕時間和隨後的腐蝕特性。
其他影響可能包括以下方麵：
加強了表麵汙染的保留和有害物種通過受天氣損害的塗層。
油漆物理特性的變化，如彈性，這可能會對後續的性能特征產生影響。
在降雨或冷凝期間，表麵物質的可能稀釋以及相對“幹淨”的水沉積在塗漆表麵的其他影響。
在早期的一篇論文中，研究了將老化和腐蝕循環結合到一個單一的測試方法中的意義。結果表明，紫外光老化因素對有機漆膜的腐蝕性能有顯著影響。本文的目的是比較從組合循環腐蝕/老化試驗方法獲得的結果與從室外暴露獲得的數據。還與ASTM B 117鹽霧和濕/幹腐蝕循環(無老化因素)的數據進行了進一步比較。
研究了三種商業質量的工業防腐塗層係統（即帶有適當麵漆的底漆），代表重要的通用塗料類型(催化環氧聚酰胺·丙烯酸乳膠和醇酸)這些塗層係統的進一步細節見表1。
所有塗層都使用自動空氣噴塗技術塗抹在經過噴砂處理的尺寸為3英寸×6英寸(8厘米×16厘米)冷軋鋼板試驗板上(經過清洗和脫脂)。在麵漆之前，讓底漆固化24小時。 在測試之前，允許表麵塗覆的麵板固化整整一周。每個塗層板的下半部分用X穿過塗層向下劃到金屬基底。(暴露在海上場地的麵板用一條直線劃線，沿著麵板垂直延伸。)在所有情況下，麵板都是一式兩份。
研究了三個加速試驗：
標準的ASTMB117鹽霧，使用稀釋的（NH4）2SO4/NaCI基電解質進行
循環濕/幹腐蝕測試，循環濕/幹腐蝕試驗，納入老化因素（即，綜合腐蝕/老化試驗）
表2概述了這些測試程序的重要特征，下麵對每種技術進行了更詳細的描述塗層係統在每個加速暴露環境中測試了2000小時。
在高溫(35 ℃)和高濕度(大約97% 的相對濕度)下，麵板以與垂直方向成15到30度的角度暴露在5（重量）%的中性氯化鈉溶液中，連續沉積。
在環境溫度下，將麵板暴露於一小時的鹽霧(混合鹽)中，交替暴露於一小時的無鹽霧和高溫(35℃)中。這項工作中使用的電解質是0.35%(重量)的(NH)2SO4，0.05%(重量)的NaCl溶液，霧化後pH值為微酸性(5.2)。電解液以大約600毫升/小時的速度霧化 一個0.33米的試驗箱。麵板暴露在與試驗箱內壁相連的架子上，與垂直方向成15-30度角。通過這種布置，麵板被定位在位於室壁中的電阻加熱器附近。電阻加熱器在幹燥期間被激活，從而從麵板表麵蒸發電解質層。在這些幹燥期間，也用調節流速的空氣吹掃機櫃。這種循環濕/幹試驗程序基本上是由Timmons在20世紀70年代開發的。為進行這種試驗而設計的試驗箱在市場上可以買到。
將麵板暴露於200小時的濕/幹腐蝕循環(如上所述)，然後暴露於200小時的紫外光冷凝，總共2000小時(即5個完整的濕/幹/紫外光冷凝循環)。對於該測試的老化部分，使用了符合ASTM G 53標準的標準紫外光冷凝櫃。這裏，使用UVA-340燈泡，在60℃下進行4小時的紫外線照射，然後在50℃下進行4小時的冷凝。
水工建築物地點
在佛羅裏達州東海岸(龐塞灣)的一個測試點，麵板暴露在與垂直方向成45度角的地方長達27個月，麵朝東。
工業場地
在俄亥俄州克利夫蘭市中心我們公司技術中心的屋頂上，電池板與垂直方向成45度角，麵朝南，暴露了12個月。根據對裸鋼樣品進行的重量損失測量，該場地的條件具有腐蝕性(例如，低碳鋼的去除率[短期]通常大於50微米/年)。
幾乎無一例外，測試後觀察到的所有故障(加速和自然)都與沿著麵板劃線的腐蝕和分層效應有關。圖1-4分別示出了在鹽霧、循環濕/幹腐蝕、組合腐蝕/老化和海洋現場暴露試驗之後，塗覆麵板的劃線區域的外觀。環氧樹脂/環氧樹脂係統是在工業環境中暴露12個月後先進顯示出任何降解跡象的材料。這種退化如圖5所示。
表3顯示了塗層係統在2000小時加速測試後以及在海洋和工業場所現場測試後的平均ASTM起泡(D，714)、鏽透(D，610)和鑽蝕(D，1654)等級。在這些評級係統中，“10”表示表現全麵，“0”表示完全失敗。
表3中還報告了總體性能指數，該指數是通過將氣泡尺寸、氣泡頻率、鑽蝕和鏽透的各個等級相加而計算的。(ASTM對起泡頻率建議的描述性評級被轉換為數字評級，如下所示:無=10，很少=7.5，中等=5，中等密度=2.5，密度=0。)因此，較佳綜合評分是40分。
然後，使用總體性能值對的相對性能進行排名塗層係統(基於逐個測試)，如表4所示。
從表4中，可以觀察到幾個要點。
每種實驗室測試方法都會產生一個獨特的材料等級。這表明，這些試驗方法之間的差異(即連續NaCl鹽霧試驗、濕/幹(NH4)2SO4/NaCl鹽霧試驗和結合老化因素的濕/幹(NH4)2SO4/NaCl鹽霧試驗)導致這些有機塗層的腐蝕保護和降解特性有明顯的差異。在海洋和工業場地觀察到的等級是相似的，因為環氧樹脂/環氧樹脂板在兩個場地都表現出最嚴重的退化。
綜合腐蝕/老化試驗預測的等級與現場觀察到的等級最為一致。相比之下，鹽霧試驗準確地預測了實踐中觀察到的相反等級。使用來自濕/幹腐蝕試驗的數據，不可能明確區分性能。
綜合腐蝕/老化試驗預測的等級與現場等級最為一致。
重要的是，從表3中的數據得出的這些等級與測試後塗層的整體視覺外觀一致，如圖1-5所示。
在海洋現場暴露的所有樣品都被發現在與麵板劃線相鄰的區域形成水泡·這些水泡是穩定的（即在儲存或用手指按壓時不會塌陷），充滿了鐵鏽，並被鄰近的腐蝕產品的流出物染成了橙褐色。在某些情況下，由於內部可見的固體腐蝕產物的積累，劃線發生了全麵的提升。這些結果在圖4（a）-(c)中得到說明。如如圖5所示，在工業大氣試驗場1年後，在環氧樹脂環氧樹脂係統上也觀察到了類似的劃線提升和與附近水泡有關的分層現象。.盡管在海洋現場暴露後，在乳膠乳膠樣品上觀察到排常輕微的產生絲狀腐蝕的趨勢圖4(c)，但在自然暴露環境中，這一般不會被發現是一個重要的失效模式。
在海上油田現場觀察到的降解模式通常與使用綜合腐蝕/老化試驗後觀察到的模式非常相似(圖3)。這是顯而易見的，特別是在2000小時的腐蝕/老化測試後，將海洋現場暴露與同等麵板進行比較時。例如，對於環氧樹脂/環氧樹脂係統，現場和實驗室樣品都沿著劃線顯示出相對大的(直徑大於1 cm)、低輪廓的、充滿鐵鏽的氣泡(“結疤”)。(比較圖3(a)和圖4(a))此外，膠乳/膠乳體係在海洋暴露後和腐蝕/老化測試後的性能比較表明，兩個樣品都僅顯示出非常小的充滿鐵鏽的氣泡(直徑小於或等於2 mm)，粘附力損失可忽略不計，並且僅在緊鄰劃線處有輕微的鏽斑。(比較圖3(c)和圖4(c)。)
無論是鹽霧試驗還是循環濕/幹腐蝕試驗(分別為圖1和圖2)，在再現現場測試後觀察到的故障類型方麵都不是特別成功。濕/幹腐蝕試驗產生了一些沿劃線的塗層提升，並有明顯的產生絲狀腐蝕的趨勢(例如，圖2（c)）。在這種循環的濕/幹腐蝕環境中形成的絲狀腐蝕故障與其他工人的發現是一致的。在鹽霧室中的暴露通常會導致覆蓋在劃線上的鬆散附著的腐蝕產物的累積，對於乳膠/乳膠係統，在測試的1000小時內，通過在整個麵板上形成水泡，產生了特別嚴重（和不現實）的塗層破裂。這些水泡的性質與在外部或暴露期間以及在腐蝕/老化測試期間沿著劃線形成的水泡不同。在鹽霧試驗中，水泡傾向於更多的半球形（即有更大的輪廓），並不像現場試驗後觀察到的那樣充滿了固體腐蝕產物，而是經常充滿了液體電解質·在鹽霧試驗或幹/濕循環試驗中，塗層劃線區域周圍形成的充滿鐵鏽的水泡並不明顯。
基於乳膠係統在現場暴露後相對較好的性能，鹽霧測試在評估這些水性係統時似乎特別容易產生誤導。值得注意的是，乳膠塗料的耐鹽霧性較差，這在一定程度上說明了為什麼一般人不願意指定這種水性塗料在腐蝕性環境中使用。然而，這些水性係統的高性能能力正日益被認可。
顯然，從上述結果來看，最有意義的性能評估是從結合了濕/幹循環腐蝕和紫外光冷凝老化因素的測試中獲得的。因此，這種測試方法似乎比其他測試方法具有獨特的優勢。然而，任何有用的實驗室加速試驗的一個重要要求是，它能夠區分同類密切相關的塗層的性能。缺乏這種敏感性的測試在產品開發研究中的價值有限，在產品開發研究中，經常需要知道塗料成分的微小變化將如何影響性能。
為了解決這個問題，進行了一項研究，其中使用循環腐蝕/老化試驗(如上所述)來評估一係列直接塗覆在噴砂清理過的鋼基底上的實驗性丙烯酸乳膠漆。這些塗層(稱為塗層A、B、C、D和E)僅在組成細節上略有不同。使用#75線繞刮塗棒以1.5(+0.25密耳[38+6微米])的等效幹膜厚度製備塗覆的板。如前所述，在每個同等固化的板的下半部分切割劃線。
表5列出了5種實驗性塗層在經過1200小時的綜合腐蝕/老化試驗後的ASTM水泡、透鏽和下切等級·這些單層樣本都在不同程度上表現出在遠離劃線的地方形械鏽斑，以及在緊鄰劃線的地方形成充滿鏽跡的水泡·這是在綜合腐蝕/老化試驗中的特點。這在圖6中對其中的3個塗層進行了說明，它顯示了在初始配方(圖6(a)上加入腐蝕抑製劑(圖6(b)和不同的附加劑(圖6c)的效果。使用組合腐蝕耐候試驗，可以區分這些塗層的性能能力。對一般類似的塗層在海上暴露12個月後出現的失效模式的檢查進一步證明了這些結果的普逼“真實性"，因為這些塗層在遠離劃線的地方表現出類似的劃線起泡和鏽蝕。
本文論證了在用於評估有機塗層腐蝕控製性能的加速實驗室試驗中加入老化因素的重要性。結合了紫外光冷凝老化因素的循環濕/幹腐蝕試驗，在滿足有意義的加速試驗的要求方麵顯示出顯著的前景。通過這種測試方法，在實踐中觀察到的等級和失效模式的改進再現是可能的。在這方麵，濕/幹腐蝕試驗，特別是連續鹽霧試驗並不令人滿意。此外，所描述的腐蝕/老化測試技術似乎具有產品開發項目應用所需的靈敏度。基於本研究獲得的結果，使用這種腐蝕/老化組合方法進行進一步研究似乎是有保證的。
