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摘 要 具体描述了电子设备在应用条件中由各要素致使的浸蚀例子，自然环境浸蚀要素的检查方式、浸蚀自然环境的评分，耐蚀防范措施及其效仿自然环境中腐蚀汽体实验方式的IEC、JIS规范方式。
关键字 电子设备 浸蚀 实验方式 耐蚀技术性
Corrosion and Prevent corrosion Technology of
Electrical Products
LiQing
Abstract Summarizeelectronical products corrosive cases resulted in various factorsin use environment,inspection method of environment corrosivefactors,prevent corrosion countermeasure and IEC JIS standardmethod of corrosive gas test in simulated environment .
Keywords Electronical product Corrosion Test method Prevent corrosion technology
1 简述
在情报信息、通信、交通出行、电业等行业所运用的仪表仪器，当出现常见故障的时候会对社会发展造成杰出危害，因此这产品应具备很高的稳定性。而电子设备的稳定性与使用寿命受应用条件的危害非常大，若在有腐蚀汽体、高温度的条件应用，则电子设备会灵巧产生浸蚀，稳定性及使用寿命会减少。为了更好地维持仪表仪器的安全可靠性及寿命长，务必科学研究自然环境中各种各样浸蚀要素造成的浸蚀行为、开发设计应用条件的毒性级别评价方法、耐蚀技术性及其环境空气效仿的加快实验方式。文中侧重详细介绍电子设备所处自然环境中各环境要素造成的浸蚀例子、自然环境浸蚀要素的检查方式、浸蚀自然环境的评分、耐蚀防范措施及效仿自然环境中腐蚀汽体实验方式的ISO、IEC、JIS规范方式。
2 各环境要素造成的浸蚀例子
2.1 环境空气要素的类型
2.1.1 溫度
溫度是提高浸蚀反映的驱动力之一，40℃下列，对浸蚀反应速率危害并不大，40℃以上称作高温的浸蚀反应速率大，特别是在对铜、合金铜危害大。
2.1.2 空气湿度
空气湿度是上下浸蚀较大的浸蚀要素之一，当与其他浸蚀要素协同效应时，浸蚀速率扩大。并且其他浸蚀要素即使存有但更改并不大时，浸蚀几乎不产生(氯化氢自然环境以外)。通常空气湿度在60%上下浸蚀会扩大，空气湿度超出75%浸蚀速率会大幅度扩大。
2.1.3 腐蚀汽体
表1［1］列举了腐蚀汽体的类型及对电化学腐蚀的危害。
表1 腐蚀汽体对电化学腐蚀的危害
| 汽体 |
对电化学腐蚀的危害 |
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二氧
化硫 |
容易受浸蚀的是镍涂层，变成深灰色。当镍涂层做为金、铑、铬涂层的下一层时，从以上涂层的针眼等缺点处仍会产生镍的浸蚀。除此之外，还会继续对丝接头绕电阻器造成坑蚀、产生断开。但以上浸蚀的产生与空气湿度相关，小于40%几乎不产生浸蚀。 |
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硫化橡胶 氢 |
对银、铜以及铝合金有较强的腐蚀，即便处在较为低的环境湿度自然环境仍会产生浸蚀。除此之外，布线处、pcb线路板的接灯线位置的镀金处的银、铜会产生转移、伸须迹象。 |
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氮氧 氮化合物 |
氮氧化合物与空气中的水生成氰化钠对电化学腐蚀，使电子设备外型粘附的绝缘层特性阻抗着陆。除此之外，氮氧化合物还与紫外光、碳氢化物反映形成活性氧造成塑胶、塑胶的衰老。 |
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卤素灯泡 汽体 |
卤素灯泡汽体、氯化氢的腐蚀极强，即便很低的含量也几乎对全部的电化学腐蚀。银的浸蚀相对性比较轻，转化成氯化银(Agcl)，扩大回路电阻。除此之外，卤化即便在较低的环境湿度下也会产生吸潮，在电子设备外型易导致破损，进而减少绝缘层特性阻抗，还会继续造成塑胶、塑胶的衰老。 |
| 二氧化氮 | 腐蚀较小，但会造成合金铜的晶间腐蚀开裂，即便在合金铜上有银、锡铅涂层也不可以避免合金铜的晶间腐蚀开裂的产生。 |
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2.1.4 福清颗粒 不但沿海城市有福清颗粒，并且由于风频、风力、气侯等气象要素的危害，中部地区也是有福清颗粒。福清颗粒的关键成份是75%氧化钠、10%氧化镁，在20℃时，这二者的临界值空气湿度是75%和33%。小于空气湿度产生冷凝水迹象，会产生浸蚀。
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表2 电子设备构件常用金属材料的类型［2］
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电子设备 |
金属复合材料的类型 |
| 印刷电路板 | Cu、Au、锡铝合金 |
| 电阻器 | 丝绕电阻器(镍络、铁铬)镍、锡铝合金 |
| IC | Al、Cu、Sn、Ag、锡铝合金 |
| 汽车继电器 | Sn、Ag、Zn、Ni |
| 射频连接器 | Ag、Sn、紫铜 |
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表3 电子设备的浸蚀形状［2］ |
| 浸蚀形状 | 关键环境要素 | 探测系统 |
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铜、银的 转移 |
氮氧化合物 | 尾气排放、加热炉、电孤 |
| 氯化氢 | 露天温泉地域、废水处理厂、塑胶 | |
| 氨 | 甲酸树脂、废水处理厂 | |
| 硫化银的伸须 | 氯化氢 | 露天温泉地域、废水处理厂、塑胶 |
| 锡的伸须 | 溫度、空气湿度 | |
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合金铜的应 力浸蚀开裂 |
二氧化氮 | 甲酸树脂、废水处理厂 |
| 室内甲醛汽体 | 喷涂、三防漆、生成板 | |
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不锈钢板的应 力浸蚀开裂 |
福清颗粒 | 沿海城市 |
| 卤素灯泡汽体 | 生活用水及废水处理厂、化工企业 | |
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pcb线路板上 路线断开 |
福清颗粒 | 沿海城市 |
| 浮尘 | 工业生产地域 | |
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丝绕电 阻隔丝 |
二氧化硫 | 加热炉、柴油发动机 |
| 福清颗粒 | 沿海城市 |
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2.2.1 高溫空气氧化 铜在80℃就产生空气氧化，转化成氧化铜膜；即使是铜上镀金，若银涂层薄厚少于1μm，铜会蔓延到银涂层中仍会被氧化，造成回路电阻扩大。 2.2.2 高环境湿度浸蚀 环境湿度是对浸蚀危害较大的要素，特别是在在有腐蚀汽体、浮尘等浸蚀环境要素存有的情形下，会加重浸蚀。当在有二氧化硫的情形下，当空气湿度低于75%，则浸蚀量非常少，做到90%时浸蚀扩大。但若沒有其他浸蚀要素的状况，即便是高温度也几乎不产生浸蚀。 2.2.3 银、铜的转移 电子设备中普遍应用银、铜以及铝合金，而这类金属在氯化氢自然环境中容易产生转移。如IC镀金导线在氯化氢自然环境中经常产生银的转移；印刷线路板相接处电镀铜再电镀金位置，在氯化氢自然环境中会被硫化橡胶，进而产生转移。 2.2.4 硫化银的伸须 在较低浓度的氯化氢自然环境中行也会被硫化橡胶转化成硫化银，这不仅仅会造成电子设备触碰部造成回路电阻，并且因硫化银伸须的生长发育而造成短路故障。如晶体三极管的镀金导线常产生伸须迹象。 2.2.5 锡的伸须 由于锡具备精湛的电气性能而被用以放大仪接线端子、叶面、电磁线圈等的电联接位置，又以其在氯化氢自然环境中具备出色的耐腐蚀性能，所以把锡做为银的替换品应用。但锡的瑕玷不是耐磨损，即使在非腐蚀自然环境中由于损坏也会伸须。 2.2.6 紫铜的晶间腐蚀开裂 甲酸树脂常见作绝缘导体，乌洛托品常做为密封固化剂，这二者溶解会造成氨，进而造成紫铜晶间腐蚀开裂。除此之外，基本建设发电厂时，土建工程与仪表仪器的组装是一起实现的，通常用塑胶金属薄板制的生成板珍惜仪表仪器以防污。由于生成板用了很多的室内甲醛，而室内甲醛会导致紫铜产生晶间腐蚀开裂。 2.2.7 因硫化橡胶造成的接触不良现象 电子设备的存放通常是放到泡沫保温箱中，而泡沫保温箱会释放出来少量的氯化氢，当存放时间长时，将产生因硫化橡胶使银触点的回路电阻扩大，进而产生接触不良现象。 2.2.8 印刷电路板的断开 印刷电路板外型涂有环氧树脂胶类起珍惜功效，由于印刷电路板上的路线外型上仅有很薄的一层环氧树脂胶类，因该镀层外型粘附的浮尘而受潮后产生浸蚀进而造成断开。 3 浸蚀自然环境级别的点评 为了避免电子设备的浸蚀，保证稳定性，有必须采用回应的耐蚀技术性及改进应用自然环境。因而，如何看待应用自然环境是一个很焦虑不安的课题研究。浸蚀要素检验方式有很多，列于表4［6］，级别列于表5［3］。 4 耐蚀防范措施［7］
避免各浸蚀要素对电子设备危害的防范措施有两层面，即从电子设备层面及应用自然环境层面考虑到，但由于电子设备易受成本费及特性的限制，故通常耐蚀防范措施取决于改进应用自然环境。 表4 空气污染汽体的检查方式［6］ |
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經典测定法 |
迅速测定法 |
持续测定法 |
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| SO2 | ①二氧化铅法②偏碱过滤纸法 | ①比浊法②检知管法 | ①饱和溶液导电率法②用电量滴定法③能见光分光光度法 |
| NO2 | ①偏碱过滤纸法②醋酸铅元筒法 | ①亚甲篮色法②磁感应过滤纸法③检知管法 | ①用电量滴定法②过滤纸着色法 |
| H2S | 偏碱过滤纸法 | 检知管法 | ①能见光分光光度法②红外感应汲取法 |
| CL2 | 偏碱过滤纸法 | ①检知管法②磁感应过滤纸法③吸光度分光光度法 | ①饱和溶液导电率法②紫外光滴定法③过滤纸着色法 |
| NH3 | 酸碱性过滤纸法 | ①靛酚法②检知管法 | 双正离子电级法 |
| 福清 | ①收集法(收集总面积200cm2，1个月)②饱和溶液汲取法 |
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表5 浸蚀自然环境等级划分［3］ 0.01mg/cm2.d |
| 级别 | SO3 | NO2 | Cl－ | NH4＋ | 福清 | NaCl | 铜的浸蚀速率 |
| 清静 | ＜0.02 | ＜0.02 | ＜0.006 | ＜0.02 | ＜0.003 | ＜0.01 | ＜0.03 |
| 轻浸蚀 | 0.02～0.05 | 0.02～0.05 | 0.006～0.02 | 0.02～0.1 | 0.003～0.01 | 0.01～0.03 | 0.03～0.1 |
| 中浸蚀 | 0.05～0.2 | 0.05～0.2 | 0.02～0.1 | 0.1～1.0 | 0.01～0.03 | 0.03～0.06 | 0.1～0.3 |
| 重浸蚀 | 0.2～0.5 | 0.2～0.5 | 0.1～0.2 | 1.0～10.0 | 0.03～0.1 | 0.06～0.12 | 0.3～1.0 |
| 过重浸蚀 | ＞0.5 | ＞0.5 | ＞0.2 | ＞10.0 | ＞0.1 | ＞0.12 | ＞1.0 |
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表6 金属复合材料在腐蚀汽体中的耐腐蚀性能［3］ |
| 腐蚀汽体 | 耐腐蚀 | 微浸蚀 | 浸蚀 |
| 二氧化硫 |
铝、锡涂层 锡铝合金涂层 |
银涂层、不锈钢 钢、金涂层 |
铜及合金铜、 镍涂层 |
| 二氧化氮 |
铝、不锈钢板、锡 涂层，锡铅涂层 |
银涂层、金镀 层、镍涂层 |
铜及合金铜 |
| 氯化氢 |
铝、金、镍、锡、 锡铝合金镀 层，不锈钢板 |
铜及合金铜、 银涂层 |
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| 卤素灯泡汽体 |
银涂层、金镀 层、锡铝合金、 不锈钢板 |
铝、铜及铜合 金、镍涂层、 锡涂层 |
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| 二氧化氮 |
镍涂层、锡镀 层、不锈钢板、 金涂层 |
铝、银涂层、 锡铝合金涂层 |
铜及合金铜 |
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4.2 从仪表仪器结构层面考虑到耐蚀(见表7［2］)
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表7 极致仪表仪器结构抵御自然环境浸蚀［2］ |
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从耐蚀视角 极致构造 |
环境空气级别 | ||
| 清静 | 轻、中浸蚀 | 重、过重浸蚀 | |
| 框架剪力墙 | 开放式 | 密闭式型 | 空气过滤型 |
| 通气 | 纯天然、强制性 | 无 | 无 |
| 內部拌和扇 | 无 | 有或无 | 无 |
| 基座 | 无 | 有 | 有 |
| 电加热器 | 无 | 有 | 有 |
| 填密 | 无 | 有 | 有 |
| 抽湿机 | 无 | 有或无 | 无 |
| 热管散热器 | 无 | 有或无 | 无 |
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4.3 从应用自然环境层面考虑到耐蚀 屋子里有浸蚀要素探测系统、房外有浸蚀要素侵入的状况，应采用在屋子里设定密闭式型的仪表盘间并配置中央空调和空气净化系统；针对房外浸蚀要素少，房间内有浸蚀要素探测系统的状况，则应安裝带过滤装置的气体通气安装。 5 加快模以环境空气汽体浸蚀实验技术性(表8、9) 表8 环境空气浸蚀汽体的浸蚀实验方式 |
| 标准规范 |
IEC公布 68－2－42Kc (接触点、连接功能) |
IEC公布 68－2－43Kd (接触点、接触面) |
JISH8502 涂层耐腐蚀 实验方式 |
JISH8620 工业级金以及 铝合金涂层方式 |
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汽体浓度值 φ×10－6 |
SO225±5 CO24500 |
H2S 10～15 |
SO2 | H2S | ||
| 25±5 | 1000 | 3±1 | 10±2 | |||
| 溫度t/℃ | 25±2 | 25±2 | 40±1 | 40±1 | ||
| 空气湿度% | 75 | 75 | 90±5 | 90±5 | ||
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表9 环境空气较低浓度的浸蚀汽体的浸蚀实验方式 |
| 标准新项目 | IEC68－2－60TTD | ||
| 方式A | 方式B | 方式C | |
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汽体浓度值 ×10－6 |
SO2 0.5±0.1 |
H2S 0.1±0.02 |
SO20.5±0.1 H2S0.1±0.002 |
| 溫度t/℃ | 25±2 | 25±2 | 25±2 |
| 空气湿度% | 75±3 | 75±3 | 75±3 |
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