气体腐蚀试验：如何评估和提高产品的抗腐蚀能力
气体腐蚀试验：如何评估和提高产品的抗腐蚀能力
在制造业快速发展的今天，大气污染问题日益严重，其中硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氯气等腐蚀性气体对电子产品的影响尤为显著。如何评估和提高产品的抗腐蚀能力，成为产品工程师必须面对的重要课题。本文将为您详细介绍气体腐蚀试验的相关知识。
腐蚀性气体对电子产品的影响
硫化氢（H2S）：是一种强腐蚀性气体。在它的作用下，很多金属生锈、氢脆，有机材料出现膨胀、变形、鼓泡现象。结果造成仪表仪器及各种机器设备的零部件脆断、穿孔、动作失灵、管道突然爆裂、阀门阀杆脆断等故障。
二氧化氮（NO2）：主要是作为氧化剂。
氯气（Cl2）：在正常工作环境中，氯很少被发现是主要的污染物，氯一部分是用作氧化剂，另一部分作为氯化物。氯气被还原而形成的氯化物能穿透金属表面的氧化物保护层，由于具有双重作用，当它与硫化氢混合时，氯具有很强的协同效应。
二氧化硫（SO2）：对镍、钢和锌有腐蚀作用。
气体腐蚀试验的机理
在大气环境中，H2S、NO2、Cl2、SO2等气体虽然浓度较低，但它们会相互作用生成强酸，形成"倍乘效应"，加速电子产品的腐蚀。例如：
- 2H2S+SO2=3S+2H2O
- H2S+2NO2+O2=S+2HNO3
- H2S+Cl2=2HCl+S
由上述反应方程式可知，H2S在潮湿环境下会与SO2、NO2发生氧化还原反应生成单体硫。这两个含硫的物体里，一个是氧化剂，另一个是抑制剂，它们的合力作用对中和反应机理起到重要的作用。
试验条件的影响因素
适当的气体比例是影响试验效果的一个关键因素。例如，SO2与H2S以5:1的比例可以保护敏感的平衡性。过量的二氧化硫会形成水合物，它会为溶解其他的反应气体提供PH缓冲能力，在腐蚀膜形成的过程中PH值的变化会很大程度地影响腐蚀产物的构成。
温湿度的高低会明显影响腐蚀的效果。如含有镍的器件在SO2环境中会产生硫酸镍(NiSO4)，硫酸镍具有吸湿性，在较高湿度条件下会出现盐滴水珠，因此有镍质镀层的镀金膜会因针孔缺陷造成镍腐蚀。又如，在高湿条件下，铜与SO2反应生成3Cu(OH)2·CuSO4，也会导致材料的表面阻抗增大。所以，试验中温湿度的选取和控制是很重要的。
相关标准
- GB/T 2423.19-2013《环境试验 第2部分：试验方法 试验Kc：接触点和连接的二氧化硫试验》
- GB/T 2423.20-2014《环境试验 第2部分：试验方法 试验Kd：接触点和连接的硫化氢试验》
- GB/T 2423.51-2012《环境试验 第2部分：试验方法 试验Ke：流动混合气体腐蚀试验》
适用范围
- LED产品：通用照明、显示背光、植物照明、汽车照明、亮化照明等。
- 电气类：电气、电子产品及装置、家用电器、工业产品、仪器仪表、医疗器械。
- 电子类：电脑、显示器、笔记本电脑、手机、PCB、PCBA、电子通信元器件等精密器件。
- 汽车类：汽车电气设备与装置、汽车零部件、汽车金属器件等。
典型案例：LED灯珠二氧化硫气体腐蚀能力试验
试验过程：
- 参考GB/T 24824-2009 对灯珠进行光电参数测量，并记录数据。
- 依据 GB/T 2423.19-2013 及客户要求进行二氧化硫气体腐蚀实验。
- 试验结束后，再进行一次光电参数测量，并记录数据。
该款灯珠在经过二氧化硫气体腐蚀试验500小时后，灯珠支架功能区出现发黑，光通量下降（≈10%），色坐标出现漂移。
本中心通过对样品进行失效分析，为客户提供封装材料及封装工艺的优化方案，进一步提高产品的抗腐蚀能力和可靠性。