1、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/VfAn appraisal of the problems of accelerated testi且gfor aimos1 hric corrosion 一一一一一一. _.r_.吼一1 51 本报告涉及关于大气腐蚀加速试验的一般知识。下列各章适用于加速试验各种不同的应用z2章z预测试验样品在使用条件下的性能的试验。第3章z检查特寇材料的质量和均匀性的民验。第4章z测远不同材料相互影响的试验。第5章z检查设备或元件在腐蚀条件F的功能的试验。第6幸z给出一些关于加速试验标准化工作的知识。第7章s关于据己有的资料作出的结论的概括部分。
2、2 预测试验样品在使用条件下的性能的试验5J/ Z 9002 8i IE C 355 ( 1971 ) 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、JtfeF或设备相当于在使用条件F工作若f二年后的性能评价。但实际上找不到这种腐蚀试验，原因是z翩使用条件不固立，且变化很大p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，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za.气候z如海洋、农村、城市、工业、热带等气候，或综合性气候，b.每一种气候随着不同的地方，及同一j也JI可不同季节
3、、不同年份、不同的日期及至不同时刻而发生不规则的变化pC.蕃路宋件z如户内、户外，户外还分为棚F-平Jji信天，d.大气污染，如灰尘和煤烟颗粒及特定气候中不做规寇的腐蚀气体F一一一一一一一一中华人民共和国电子工业部1987 11 27批准1 SJ/Z 9002 87 一一e. 试验样品的放置位置E如表面水平、垂直或倾斜放置，暴露于太阳下，暴露或遮掉材料的一个表面可能比在同样设备中同样材料的另表面腐蚀得厉害得多.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。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，
4、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温空气试验。但基于上面a至tle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s增加温度，增加相对湿度F增加凝路程应E增加腐蚀物质的浓度，增加腐蚀条件的工作循环，加电压或电流，加机械应力s庭有周期性变化.注，如果能够提高评定腐蚀的灵敏度，就可较快地取得结果。但这在目前还很难做到，所以通常要从
5、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100C，化学反应速度般增加二到三倍。但许多影响腐蚀速度的因素却随温度变化而变.下面举JL但J: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戚，因而腐蚀速度极大地加快，腐蚀情况完全改变zC.正常使用条件下如果金属只表现为一般的缓慢腐蚀，高j峰时可能友生严重得芬的蚀，如凹点腐蚀和应力剧因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，特可以保护
6、铁，但当温度高于700C时，铮的电位比较高，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 S J/Z 9002 87 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it!1沽光滑的表面外，凝露会出现在相对湿度达到100%之前。b. :ic气中存在的吸湿固体可能沉积在试验样品的表面上，从而使凝露在相对温度小于100%时出现。如试验样品上已有吸湿性腐蚀产物，同样的情况也可能支生。C. 如果元件的外壳不是
7、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r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. 在变化着的温湿皮条件下，元件和设备的热容量就显得非常重栗。大气环境温度增时，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点之下而遭受到凝露，而热容量小的试验样品的温度则可能她在露点之上，从而不会遇到露卢显然，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边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
8、出现的劣化情况。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。一般在选择时应选择大气中经常出现的物质，如海洋大气中的氧化纳，城市和工业大气中的二氧化硫等。浓庭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。如，低浓度时友生的是一般腐蚀，高浓度时可能会出现凹点或应力腐蚀。但有时提高浓度，因其它与腐蚀有关的物质的溶解皮会下降，腐蚀速度反而减慢。如在氧化铀榕液中增大氧化铀的浓度，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
9、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酷，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za. 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，其腐蚀速度比完全没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. 许多自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潮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.
10、 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 SJ /Z 9002 87 -银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fiJl文d. f白族金属的电触头，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s. 高浓度的硫化氢试验对键的腐蚀比对其它金属为快，假的硫化氢暴
11、露试验也是如此。d. 在盐雾试验中，如IEC 68的试验Ka中，钟的腐蚀速度比铺快得多.在海洋大气中，这种差别很小。海洋大气暴露试验结果表明，大多数情况下用钵是有利的。C. 在盐雾试验中把氯化纳浓度从3%提高到20%，钵的腐蚀速度比铁快。根据加速试验的结果来选择材料可能会产生差错，在许多情况下会把一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za. 粗糙皮b. 清洁皮C. 钝态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他学性能处理及装运和存贮条件是重要的。2.2.3条中提到过麦丽条件对开始凝露的温度有影响，这里另举两例z1
12、)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，然后再进行相对温度高的试验，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 )将操制试验样品先贮存在低相对湿度而含二氧化睹的大气中，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句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。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。如经钝化的铺镀层试验样品，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且然很不
13、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。另又例如镀金的躁和铜触头的孔隙度(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媒指示液的阳极试验均可鉴别试验样品的质量优劣。4 SJ/Z 9002 87 冉一i因此，对特立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一些材料可以影响其它材料的腐蚀性能，下举三例za. 不同金属相接时，电位低的金属牺牲自己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，特别是对拌和铺
14、，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，就会彭晌金属的腐蚀性能。为了确定结构中是否存在这些弱点，可进行试验来看看给运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zA 运动部件的功能会卖到腐蚀产物的阻碍，不一立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
15、夫上的镀金触头，经腐蚀后可能并不显出任何腐蚀，但开夫用过数次后锻金层可能受损，使触头金属受到腐蚀而产生接触不良，C. 器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羔，d. 设备使用的王军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材料中处于正电位的连接件友生腐蚀，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，设备内相对湿度低而可能避免立生凝露。亦即设备工作时可以减轻或避兔腐蚀。几乎在所有这些情况下，腐蚀造成的外观损伤比运行的破坏或中断问题轻得多，但可凡的腐蚀
16、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，失效的评寇或标准就应严格，这是因为较温和大气中较长时间的豆严重的刷刷。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腐蚀情况暴露出来，并符合设备的预期使用条件。e 化合理选用的标准化试验可作为下列各项的基础z5 SJ/2 9002 87 a. 比较，如对两种或两种以上来掘的材料的比较FL 生产厂和用户间的仲裁sC. 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，
17、必须考虑下列各点za. 试验方法叙述必须明白清楚。有关试验梓品表面条件和环境条件的各种因素均须标准化z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FC. 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，对范围狭窄的恒定温热试验，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
18、化会强烈地影响凝露条件。7 结论7.1 从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寇材料或表面覆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 要确定一种材判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。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科进行组合时的试验结果相比较。多数情况下，商i理试验可满足要求，但另有少数重要场合，还需对潮温试验补充针对性的试验方法。.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豆为重要。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问题专家尤里克(Uhlig )的一段话，作为本篇导则的结束语会很合适z壁要再提醒人们一句，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寇性的，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。6
