據世界衛生組織公布的《空氣質量標準》,二氧化硫、二氧化氮等污染物對人和戶外產品均有較高程度的危害。大多數產品所使用的環境都是在大氣中,并且大多數腐蝕也發生在大氣環境中。而大氣中含有氧氣和污染物等腐蝕成分和腐蝕因素。
1 大氣污染物的種類
空氣中含有100多種不同來源的雜質,主要有二氧化硫、二氧化碳各種碳氫化合物、氮氧化物、飛灰(粉煤灰)、金屬和礦物粉塵、灰塵、煙塵、其它有害氣體等。
這些雜質與空氣中的潮氣共同作用,構成了大氣腐蝕的主要原因。
大氣環境導致金屬表面形成水膜,在大氣中存在H2S、SO2、NO2、Cl2等有害氣體溶入金屬表面上所形成的水膜中,作為腐蝕性離子從而加速腐蝕進程。
2 重要的大氣污染物
大氣污染物中H2S的危害
H2S水溶液叫氫硫酸,是一種二元弱酸。H2S具有較強的還原性,很容易被SO2、Cl2、O2等氧化。H2S在1×10-9數量級時,它們會很快附著在銅、銀、鋁、和鐵合金上,水和少量無機氯化物會加速硫的腐蝕作用。雖然在相對濕度低的環境下會發生腐蝕,但活性硫和無機氯化物的共同作用才是加速大氣腐蝕作用的主要原因。
大氣污染物中SO2的危害
當SO2溶于水中,會形成亞硫酸(酸雨的主要成分)。若把SO2進一步氧化,通常在催化劑如二氧化氮的存在下,便會生成硫酸,會破壞金屬、橡膠和塑料。
大氣污染物中Cl2的危害
氯氣常溫常壓下為黃綠色氣體, 1體積水在常溫下可溶解2體積氯氣,形成氯水(通常情況下氯水呈黃綠色),氯氣遇水會產生鹽酸和次氯酸。 1×10-9數量級,在有水存在時,會與銅、鎳、銀及合金反應。
大氣污染物中NO2的危害
NO2是一種強氧化劑,溶于水并與水反應生成硝酸 ,硝酸能使鐵鈍化而不致繼續被腐蝕。濃鹽酸和濃硝酸生成王水,它是少數幾種能夠溶解Au物質之一 .
3 電子產品耐腐蝕試驗方法
耐腐蝕試驗的必要性
電子產品受環境的影響程度取決于多種因素,如大氣的類型(酸性或堿性)、大氣中二氧化硫的含量等。電子產品質量保證只是在一定的環境條件下、一定的時間范圍內有效,也就是說,不能籠統地保證多少年不生銹,只能保證在標準測試條件下持續多長時間。抗腐蝕性能通常是在腐蝕性綜合試驗箱上進行長期試驗,模擬出具有極強侵蝕性和腐蝕性的氣候條件。
試驗方法的分類
在一定的溫度和濕度的環境下,利用H2S、SO2、NO2、Cl2等大氣污染物對材料或產品進行加速腐蝕,重現材料或產品在一定時間范圍內所遭受的破壞程度。
混合氣體腐蝕測試
適用于電工電子產品元件、設備與材料,接觸件與連接件。用混合氣體腐蝕箱測試,溫濕度穩定后通測試氣體,測試需放銅監測片。其中風扇冷卻設備會加快潛在的腐蝕。應采取預防措施,以確保風扇冷卻設備不會影響其他檢測設備。標準強烈推薦類似設備單獨測試。如果設備與風扇一起測試時,必須證明,在試驗箱的氣體濃度符合本規范規定的要求。
例如,在沿海地區使用的戶外電子產品,由于大氣污染物引起的腐蝕,使得單板壞板率是全國平均值的10倍。大氣污染物對電路板的主要危害包括:
①由于電路板、元器件許多引角是鍍銀的,大氣污染物會使銀變黑;
②大氣污染物加速電路板銀離子遷移,導致電路引線短路、電阻失效等;
③大氣污染物加速電路板電鍍層的損壞,對鍍鎳、鍍鉻、金銀等鍍層腐蝕或通過鍍層孔隙進入,導致漏電、加速腐蝕;
④大氣污染物還有可能導致電路板短路、產生電弧和成為潛在的失火源;
硫化氫、二氧化硫單種氣體測試
適用于電工電子產品元件、接觸件與連接器。用混合氣體腐蝕箱測試,溫濕度穩定后通測試氣體,測試不用放銅監測片。測試標準:
隨著各行各業信息化、智能化發展,電子信息技術的應用日益廣泛,連接器作為電子系統的基礎和核心部件,其可靠性在極大程度上決定了整機的可靠性。大多數連接器所使用的環境都是在大氣中,大氣污染物對連接器以及對整機會產生極大的影響,最直觀的效果就是連接器表面鍍鎳、鍍錫、金銀等鍍層的腐蝕導致引線短路、電阻失效等缺陷。
除了表面腐蝕,還有打底電鍍層腐蝕和基材腐蝕。很多時候打底電鍍層腐蝕和基材露在外面,如表面電鍍質量不好或鍍得薄。還有邊緣、邊界棱角的暴露以及電鍍前在放置時的暴露受到腐蝕、磨損同樣暴露打底電鍍層或基材。
二氧化硫氣體腐蝕(飽和環境)
適用于電工電子產品元件、設備與材料,接觸件與連接件。用二氧化硫鹽霧箱測試,利用試驗箱底部水加熱,水蒸氣在樣品表面冷凝,按標準要求在1.5小時內通入理論濃度的二氧化硫后形成酸霧,進而腐蝕產品。
4 混合氣體腐蝕試驗設備簡介
用于制造腐蝕性綜合試驗箱的材料為外殼耐腐蝕塑料板材,不與二氧化硫及其他幾種氣體起反應,不吸收幾種混合氣體,不影響試驗結果。混合氣體在箱體內勻速流動。箱門與箱體采用耐腐硅橡膠強效密封,防止氣體外溢,從而影響試驗結果和腐蝕室內其它設備,甚至可能對試驗操作人員造成的傷害。
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