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腐蝕氣體檢測知識,電氣和電子裝備的環境條件和試驗

作者:banjian77 時間:2022-09-22 來源:互聯網

  腐蝕氣體一般指 酸性氣體,呈偏酸或偏堿性的氣體,能溶入水中生成酸性或堿性液體,常見的有二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、硫化氫,氯化氫等,這類氣體接觸到物體后,具有腐蝕性。腐蝕氣體試驗是用于確定工作或貯存的室內環境對電工電子產品元件設備與材料特別是接觸件與連接件的腐蝕影響的實驗。腐蝕氣體試驗是利用二氧化硫,二氧化氮,氯氣,硫化氫等幾種氣體,在一定的溫度和相對的濕度的環境下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。以及相似防護層的工藝質量比較,零部件、電子元件、金屬材料、電工,電子等產品的防護層以及工業產品的在混合氣體中的腐蝕能力。

  所有金屬材料都可能與氧和其他氣體產生反應,這些反應會改變材料的成分、性能和完整性。金屬可與氧反應,在表面生成氧化物。發生氧化的難易程度是由氧化物生成自由能決定。鎂和鋁的氧化有巨大的驅動力,但鎳或銅幾乎沒有氧化的傾向。溫度升高時,氧化物較易形成。氧化膜的類型決定氧化過程發生的速率以及氧化物是否會使金屬鈍化。

  由于氧化物與金屬的相對體積不同,氧化物的行為共分三類。

  如果氧化物的體積比金屬的體積小,則氧化膜為多孔狀,典型的金屬如鎂,氧化膜沒有保護作用。

  如果氧化物的體積與金屬的體積接近相等,于是形成一種附著力強的,無孔的、具有保護性能的氧化膜,典型者為鋁和鉻。

  如果氧化物的體積比金屬的體積大,*初,氧化物形成一層具有保護作用的膜,然而,隨著膜的厚度的增長,在氧化物中產生很高的應力,氧化物有可能從表面上呈片狀剝落,裸露出來的新鮮金屬則繼續氧化。鐵是具有這種無附著力氧化層的典型。

  由于不同的金屬具有不同的氧化傾向性,當存在一種以上金屬時,氧化物生成自由能負值*大的金屬**氧化。利用這個原理,可以設計出抗氧化合金。例如在鋼中加入鉻時,鉻**被氧化,產生鉻氧化膜,使膜下的金屬受到保護。

  總的來說,在常用的有色金屬材料中,鈦合金抗腐蝕性能*好,銅合金次之,鎂合金*差。鋁合金晶間腐蝕問題*突出。某些鋁合金(如超硬鋁)及銅合金(如黃銅)應力腐蝕傾向較大。

  陶瓷的氣體腐蝕

  蒸氣侵蝕多晶體陶瓷會造成比液體或固體的腐蝕都要嚴重得多的腐蝕。與蒸氣腐蝕有關的*重要的材料性能之一是孔隙度或滲透性。如果蒸氣能滲透進材料,暴露于蒸氣侵蝕的表面積大大增加,使腐蝕加快進行。正是因為暴露于蒸氣侵蝕的總表面積的重要性,所以孔隙度體積和孔隙尺寸分布都很重要。

  例如,受Na2O蒸氣侵蝕的SiO2能生成液態的硅酸鈉。

  在另一類型的蒸氣侵蝕中,蒸氣和液體侵蝕產生聯合而持續的效應,蒸氣在朝向低溫的熱梯度作用下,會滲透人材料并凝結成液體溶液來溶解材料。液體溶液能進一步沿著溫度梯度滲透,直至完全凝結。如果材料的熱梯度被改變,固相反應產物有可能熔化,在熔點附近引起過腐蝕和剝落。

  熱能是使離子擴散過表面反應層并使該層不斷增長的驅動力。如果沒有提供足夠的能量,那么反應層的增長速率將很快下降。低溫下,在*薄膜層(小于5nm)的范圍內存在著能將陽離子吸引出膜層的強電場,這非常類似于室溫下發生的金屬氧化。

  總的來說,氧化過程比單組分擴散出氧化層的簡單機理更為復雜。沿著晶界的擇優擴散能*大地改變氧化層的生長。晶界擴散是比全面擴散能量更低的過程,因而在低溫下更為重要。如果從高溫反應速率外推,常常會在比預期溫度還要低的溫度下觀察到更快的反應速率。因而,反應層的微觀結構,特別是晶粒尺寸尤為重要。另外,完全化學計量化的反應層對擴散產生的阻力比缺少陰離子或陽離子的反應層更大,后者提供了容易擴散的途徑。

  相關標準:

  GB/T 5170.11-1996

  ISO 16750-4-2006:電氣和電子裝備的環境條件和試驗-氣候環境

  GB/T 5170.11-2008 :電工電子產品環境試驗設備檢驗方法 腐蝕氣體試驗設備

  GB/T2423.51-2000:電工電子產品(試驗Ke)流動混合氣體腐蝕試驗方法

  IEC 60068-2-60-1995:環境試驗 第2-60部分:試驗 試驗Ke:流動混合氣體腐蝕試驗

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