在一定的溫濕度條件下,氣體會與金屬表面附著的水分子發(fā)生反應產(chǎn)生化合物,對電子產(chǎn)品元器件、整機或材料,特別是接觸件和連接件,具有明顯的腐蝕作用,嚴重影響了產(chǎn)品的電性能和使用可靠性。如何提高產(chǎn)品的抗腐蝕能力,是當下產(chǎn)品工程師不可忽視的一個重要問題。
氣體腐蝕試驗是使用氣體腐蝕試驗箱在一定的溫度和相對濕度的條件下對材料或產(chǎn)品進行加速腐蝕,模擬電子產(chǎn)品在一定時間范圍內(nèi)所受到的腐蝕情況,對產(chǎn)品的抗腐蝕能力進行評估,并作為改進的依據(jù)。
腐蝕性氣體對電子產(chǎn)品的影響
①硫化氫(H2S)是一種強腐蝕性氣體。在它的作用下,很多金屬生銹、氫脆,有機材料出現(xiàn)膨脹、變形、鼓泡現(xiàn)象。結(jié)果造成儀表儀器及各種機器設(shè)備的零部件脆斷、穿孔、動作失靈、管道突然爆裂、閥門閥桿脆斷等故障。
②二氧化氮(NO2)主要是作為氧化劑。
③氯氣(Cl2)在正常工作環(huán)境中,氯很少被發(fā)現(xiàn)是主要的污染物,氯一部分是用作氧化劑,另一部分作為氯化物。氯氣被還原而形成的氯化物能穿透金屬表面的氧化物保護層,由于具有雙重作用,當它與硫化氫混合時,氯具有很強的協(xié)同效應。
④二氧化硫(SO2)對鎳、鋼和鋅有腐蝕作用。
氣體腐蝕試驗的機理
在上面的氣體介紹可知,每種氣體都有其存在的腐蝕作用,雖然大氣環(huán)境中H2S、NO2、Cl2、SO2等氣體的濃度比較低,但這幾種氣體會相互作用生成強酸,形成"倍乘效應",加速了電子產(chǎn)品的腐蝕。氣體化學反應生成的強酸,包括硝酸(HNO3)及鹽酸(HCl)等,并有水分的生成。參見以下化學反應方程式:
2H2S+SO2=3S+2H2O
H2S+2NO2+O2=S+2HNO3
H2S+Cl2=2HCl+S
由上述反應方程式可知,H2S在潮濕環(huán)境下會與SO2、NO2發(fā)生氧化還原反應生成單體硫。這兩個含硫的物體里,一個是氧化劑,另一個是抑制劑,它們的合力作用對中和反應機理起到重要的作用。
適當?shù)臍怏w比例是影響試驗效果的一個關(guān)鍵因素。例如,SO2與H2S以5:1的比例可以保護敏感的平衡性。過量的二氧化硫會形成水合物,它會為溶解其他的反應氣體提供PH緩沖能力,在腐蝕膜形成的過程中PH值的變化會很大程度地影響腐蝕產(chǎn)物的構(gòu)成。
溫濕度的高低會明顯影響腐蝕的效果。如含有鎳的器件在SO2環(huán)境中會產(chǎn)生硫酸鎳(NiSO4),硫酸鎳具有吸濕性,在較高濕度條件下會出現(xiàn)鹽滴水珠,因此有鎳質(zhì)鍍層的鍍金膜會因針孔缺陷造成鎳腐蝕。又如,在高濕條件下,銅與SO2反應生成3Cu(OH)2·CuSO4,也會導致材料的表面阻抗增大。所以,試驗中溫濕度的選取和控制是很重要的。
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