【电子行业标准(SJ)】 大气腐蚀加速试验问题的评价

中华人民共和国电子工业推荐性部标准大气腐蚀加速试验问题的评价
An appraisal of the problems ofaccelerated testing for atmosphric corrosion本报告涉及关于大气腐蚀加速试验的一股知识。下列各章适用于加速试验各种不同的应用：第2章：预测试验样品在使用条件下的性能的试验。第3章：检查特定材料的质量和均勾性的试验。第4章：测定不同材料相互影响的试验。第5章：检查设备或元件在腐蚀条件下的功能的试验。第6章：给出一些关于加速试验标准化工作的知识。第7章：关于据已有的资料作出的结论的概括部分。2预测试验样品在使用条件下的性能的试验SJ/Z9002-87
IEC355(1971)
理想的、通用的腐蚀试验是指其能在短期内，最好在数小时而至多在数天或数星期内，给出材料、元件或设备相当于在使用条件下工作若平年后的性能评价。但实际找不到这种腐蚀试验，原因是：使用条件不固定，且变化很大
一为了加速腐蚀作用，必须加强某些腐蚀条件，这就可能引出腐蚀机理和腐蚀产物改变的危险，
一对腐蚀因素的强化，不同材料的反应大不相同。2.1使用条件
使用条件下影响腐蚀的重要因素是a，气候：如海洋、农村、城市、工业、热带等候，或综合性气候，b每一种气候随着不同的地方，及同一地方的不同季节、不同年份、不同的日期及至不同时刻面发生不规则的变化
c.暴露条件：如户内、户外，户外还分为棚下和露天，d大气污染，如灰尘和煤烟颗粒及特定气候中不做规定的腐蚀气体，中华人民共和国电子工业部1987-11-27批准1
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e，试验样品的放置位置：如表面水平、垂直或倾斜放置，暴露于太阳下，暴露或遮掉雨水，材料的一个表面可能比在同样设备中同样材料的另一表面腐蚀得房害得多。由于使用条件的多种多样，显然不可能有一种通用的加速腐蚀试验来预测元件或设备在使用条件下的性能。一种通过改变试验持续时间而改变试验严酷等级的试验，如对农村大气试验一天和对海洋大气试验四天等，因气候腐蚀因素不同，不能给出不同气候中性能的实际情况。
对不同的气候采用不同的试验可能得到较好的近似结果。如对海洋大气用盐雾试验，对工业大气用含二氧化硫的潮湿空气试验。但基于上面a到e的原因，这只能使问题减轻。这些通用目的不同的试验在其试验结果的解释上仍可能导致错误结论。2.2加速腐蚀过程的方法
为在短期内得到所需数据，必须加速腐蚀过程，这可通过改变一些暴露条件达到。最常用的方法是：下载标准就来标准下载网
增加温度；
增加相对湿度，
增加凝露程度
一增加腐蚀物质的浓度
一增加腐蚀条件的工作循环，
一加电压或电流
加机械应力，
一使温度有周期性变化。
，注：如果能够提高评定离蚀的灵敏度，就可较快地取得结采。但这在目前还很难做到，所以通常要从加速腐蚀过程方面考虑。
2.2.1温度
在增加温度不会引起或加速某些其它反应时，温度升高10°C，化学反应速度一般增加二到三倍。但许多影响腐蚀速度的因素却随温度变化而变。下面举几例：a，气体在水中的溶解度通常随温度的升高而下降，在特殊凝露条件下，这将减慢腐蚀速度，
b，正常使用条件下腐蚀产物如果在金属表面上形成保护层，这种保护层在高温时可能不生成，因而腐蚀速度极大地加快，腐蚀情况完全改变；C.正常使用条件下如果金属只表现为一般的缓慢腐蚀，高温时可能发生严重得多的腐蚀，如凹点腐蚀和应力腐蚀；
d，两种金属如果接触，电位较低的金属可以保护电位较高的金属。增高温度可能改变金属的电位次序。如正常使用条件下，锌可以保护铁，但当温度高于70。C时，锌的电位比较高，而不能保护铁。这种倒转取决于外界条件。2.2.2相对湿度
较高的相对湿度一般给出较快的腐蚀速度。2
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2.2.3凝露
如果出现凝露，腐蚀速度一般比不凝露要高得多。在多数气候里都有可能凝露的时期。一般情况下，增加凝露程度将使腐蚀速度增加。但在使用条件和加速试验中，凝露却有若干复杂情况，如
a，除清洁光滑的表面外，凝露会出现在相对湿度达到100%之前。b，大气中存在的吸湿固体可能沉积在试验样品的表面上，从而使凝露在相对湿度小于100%时出现。如试验样品上已有吸湿性腐蚀产物，同样的情况也可能发生。c，如果元件的外壳不是密封的，外壳内的相对湿度变化比周围大气要小。元件在这种外壳中使用可能不会产生凝露，但对元件进行加速试验时，则在很短时间内就会出现由于凝露引起的损坏，这也取决于元件内空间的尺寸和高相对湿度的持续时间。d，在变化着的温湿度条件下，元件和设备的热容量就显得非常重要。大气环境温度增加时，试验样品的温度升得较慢。对于热容量大的试验样品，其温度可能保持在周围大气的露点之下而避受到凝露，而热容量小的试验样品的温度则可能处在露点之上，从而不会巡到凝露。
显然，只加强凝露以加速试验是困难的。试验中出现严重的凝露可能漂洗试验样品，反而减轻了腐蚀速率。在连续凝露的条件下进行试验的不完全密封的元件，可能会出现使用条件下不可能出现的势化情况。
2.2.4腐蚀物质的浓度
大气中有多种不同的腐蚀物质，有固体和气体的腐蚀物质。进行加速试验时要加以选择。一般在选择时应选择大气中经常出现的物质，如海洋大气中的氯化钠，城市和工业大气中的二氧化硫等。浓度一般取在使用浓度之上，以达到加速腐蚀。这可能会完全改变腐蚀性质。如，低浓度时发生的是一般腐蚀，高浓度时可能会出现回点或应力腐蚀。但有时提高浓度，因其它与腐蚀有关的物质的溶解度会下降，腐蚀速度反而减慢。如在氯化钠溶液中增大氯化钠的浓度，氧的溶解度就下降，高温时尤其明显。不完全密封的外壳可以缓冲使用条件下腐蚀物质的变化，但如凝露情况一样，在加速试验中连续高浓度会阻碍这种缓冲作用。添加腐蚀剂和去除腐蚀残渣的速度也可控制腐蚀速度，这些还受到组件运行与否的影。
2.2.5增加试验循环中有腐蚀介质与无腐蚀介质的时间比如果每天只有短时间，或每年只有几个时期内腐蚀条件严，可以保持自然的腐蚀条件而增加暴露于这些条件与不暴露的时间比来加速腐蚀。另外，要得到可信的结果，必须注意下列各点：
a，许多自然腐蚀机理与腐蚀条件的交替有关。如暴露在工业大气而又间歇出现凝露的铁，其腐蚀速度比完全浸没在水中时要快得多。在试验中也应出现这种试验条件的交替。b，许多白然腐蚀机理取决于每一种交替条件的持续时间之比。如盐雾试验中，连续喷盐雾与盐雾和溺湿交替所得的结果大不相同，后者与自然条件下暴露结果比较相近。C，对于使用中出现的两种不同的暴露条件，哪一组先出现可能会是极为重要的。如将3
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镍先暴露于硫化氢大气，然后再暴露于二氧化硫大气，其腐蚀速度要比相反情况为慢。d，铂族金属的电触头，有时会暴露于含有机蒸气的大气中，促使接触面生成碳层。飞弧时间与静止时间之比对这种现象影响很大。这种情况下的腐蚀速度可能略有增加。e，许多严重损坏要到一定暴露时间才出现，不到一定时间，腐蚀现象很隐蔽，毫无损坏迹象。
2.3对于腐蚀因素的加强，不同材料表现的不同性能环境腐蚀因素的加强对不同的材料会有不同的影响，举例说明如下：a，高浓度的硫化氢试验对镍的腐蚀比对其它金属为快，银的硫化氢暴露试验也是如此。
d，在盐雾试验中，如IEC68的试验Ka中，锌的腐蚀速度比镉快得多，在海洋大气中，这种差别很小。海洋大气暴露试验结果表明，大多数情况下用锌是有利的。C。在盐雾试验中把氯化钠浓度从3%提高到20%，锌的腐蚀速度比铁快。根据加速试验的结果来选择材料可能会产生差错，在许多情况下会把-些有实用价值的材料筛选掉。
2.4材料的表面条件
腐蚀性能会受到材料表面条件的影响，如：a，粗糙度
b，清洁度
d.吸附层
由此，试验样品在暴露于试验条件前的经历，特别是其表面的机械和化学性能处理及装运和存贮条件是重要的。
2.2.3条中提到过表面条件对开始凝露的湿度有影响，这里另举两例：1）将具有清洁表面的铁贮存在没有腐蚀介质、相对湿度低的大气中，然后再进行相对湿度高的试验，开始生绣的时间要比不经贮存而即刻进行高湿试验迟得多。2）将镍制试验样品先贮存在低相对湿度而含二氧化硫的大气中，然后再将其投入高相对湿度而无二氧化硫的试验中，则其腐蚀速度比不经对二氧化硫预暴露的同样高的相对湿度试验要快得多。
3特定材料的质量和均匀性试验
这个问题简单得多，因为可以选用适应于特定材料的试验，只须找出质量差别。一般的规律是，不同质量的试验样品，经受不同的试验，表明的质量优劣顺序是相同的。如经钝化的镐镀层试验样品，可选用潮湿试验、盐雾试验或某种挥发性有机酸的大气试验。试验后表面出现的腐蚀特征虽然很不相同，但是潮湿试验后具有最黑斑点的试验样品，在另外两种试验后其白色或淡黄色产物也将最为明显。另又例如镀金的镍和铜触头的孔隙度（可能与磨损试验组合）试验，二氧化硫试验和有底层金属（铜或镍）指示液的阳极试验均可鉴别试验样品的质量优劣。4
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因此，对特定材料或最后加工的生产管理和验收试验，加速腐蚀试验是有效和必须的。4不同材料的相互影响试验
一些材料可以影响其它材料的腐蚀性能，下举三例：a，不同金属相接时，电位低的金属牺性自已而保护电位较高的金属，在选择金属的组合前，建议查阅现存的各种环境下的金属组合可用性及危险性表。b。某些有机材料会变质并释放出对某些金属，特别是对锌和辐，有腐蚀性的挥发物质，这个问题对封闭容器中的设备很重要。c。一些有机材料会吸收水蒸气和其它挥发性物质。这些材料如果与金属接触，就会影响金属的腐蚀性能。
为了确定结构中是否存在这些弱点，可进行试验来看看给定材料单独试验和在元件或设备中试验时的性能有无差别。高湿试验通常能满足这一要求。5元件或设备的功能试验
设备或元件在使用条件下的长时间连续工作很重要。腐蚀作用和设备或元件的功能会以几种方式相互影响，举例如下，a。运动部件的功能会受到腐蚀产物的阻碍，不一定是运动件本身被腐蚀。元件或设备的另外部分产生的腐蚀产物可能会与运动件相接触，如电动机或继电器中的情况，b。机械磨损可能磨去保护层使金属产生腐蚀。如开关上的镀金触头，经腐蚀后可能并不显出任何腐蚀，但开关用过数次后镀金层可能受损，使触头金属受到腐蚀而产生接触不良多
C。接触表面的轻微腐蚀也会使接触电阻增加而影响电路的功能，如受到硫化氢腐蚀的带银触头的晶片开关
d，设备使用的直流或交流电压可能产生腐蚀产物，引起电气故障，e，设备使用的电压，特别是直流电压，会引起电解腐蚀。如由于表面泄漏电流使嵌在绝缘材料中处于正电位的连接件发生腐蚀；f。设备可能由于内部的耗电而被加热从而使温度高于周围环境温度，设备内相对湿度降低而可能避免发生凝露。亦即设备工作时可以减轻或避免腐蚀。几乎在所有这些情况下，魔蚀造成的外观损伤比运行的破坏或中断问题轻得多，但可见的腐蚀产物却可能使用户对设备或元件的继续工作失去信心。因为加速试验时间短，失效的评定或标准就应严格，这是因为较温和大气中较长时间的暴露可能产生更严重的腐蚀。
为了检查腐蚀产物是否会使运行中断，或运行是否会引起或避免腐蚀，可以在设备或元件上进行试验。选用的试验方法应尽可能把存有疑问的材料的魔蚀情况暴露出来，并符合设备的预期使用条件。
6腐蚀试验标准化
合理选用的标准化试验可作为下列各项的基础：5
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a。比较，如对两种或两种以上来源的材料的比较b，生产厂和用户间的仲裁；
c.验收试验。
对标准试验最重要的要求是其再现性。由于腐蚀机理的复杂性和环境条件的多种多样，很难获得可再现的结果。如要得到合理的再现性，必须考虑下列各点：a，试验方法叙述必须明白楚。有关试验样品表面条件和环境条件的各种因素均须标推化；
不必亦无需对试验设备作出规定，但须合理规定试验方法，使采用任何满足规定条件的设备在一定精度范围内得到同样的结果。b，必须避免复杂的试验程序，如按复杂程序使温度和相对湿度进行周期性变化以精密地模拟大气条件的变化，因复杂的程序会带来再现性低劣C.必须避免可能导致偏离规定条件的因素。如试验样品在试验箱中的容许负载必须规定，使其负载不会（如因用完了腐蚀剂）改变试验箱内的环境，对范围狭窄的恒定湿热试验，温度必须严格控制，因为温度的微小变化会使相对湿度变化很大，这一点在相对湿度较高时特别重要，因为湿度的变化会强烈地影响凝露条件。7结论
7.1从一项一般的腐蚀试验或从几项代表不同气候的试验结果中，不可能预见材料、元件或设备的性能。
7.2腐蚀试验对于检查特定材料或表面盖层的质量很有必要且非常有效，只要所选试验适合于被试材料。
7.3要确定一种材料是否影响他种材料的腐蚀性能，可能需对不同材料的组合进行试验。须选用适合被试材料的试验，其结果亦须与这种材料不和其它材料进行组合时的试验结果相比较。多数情况下，潮湿试验可满足要求，但另有少数重要场合，还需对潮湿试验补充针对性的试验方法。
7.4要检查试验样品的运行是否受腐蚀产物的影响或试验样品的运行是否影响一些材料的腐蚀性能，可能需对设备或元件进行试验。这时选择合适的试验方法非常重要，且这种情况下，试验后试验样品的功能通常比外观更为重要。7.5为了取得可用来进行比较的试验结果，腐蚀试验需要标准化，但首要的要求是具有良好的再现性。
8最后意见
引用著名的腐蚀间题专家尤里克（Uhlig）的一段话，作为本篇导则的结束语会很合适：
“需要再提醒人们一句，在任何试验中，解释数据必须小心谨慎。试验结果的好坏仅仅是定性的，在这些结果上加上大量的常识和经验，方可成为对工程技术人员有用的结论。”
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