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防水接插件的可靠性与材料的耐腐蚀能力关系

发布时间:2021-6-4

经过深思熟虑的防水接插件规划、资料挑选、制作和科学处理,可以显著减轻镀锌腐蚀,从而保持高质量的触摸外表完好性,并尽量削减防水接插件暴露在晦气条件下。

金属触摸外表在高湿度和微量化学物质环境中,在触摸外表构成吸附电解质时,就会产生电偶腐蚀。防水接插件触摸外表上的腐蚀是一个化学进程,经过氧化或化学反应逐步恶化金属外表。从平板电脑、笔记本电脑和智能恒温器等消费级物联网设备到工业物联网(IloT)网络技术。腐蚀是造成数据室和电信设备中大多数低压、低电流、信号电路毛病的主要原因。

然而,腐蚀的产生也取决于防水接插件金属外表的完好性和化学活性水平。触摸外表必须在很长一段时间内保持稳定,对于大多数防水接插件来说是必要的。一般运用电镀或包层工艺涂覆金或其他导电、耐腐蚀的贵金属来进步性能。

电偶腐蚀

电偶腐蚀是—种电解进程,类似于电池中的原理。要产生电偶腐蚀,必须存在电解质、阳极、阴极和电流途径。腐蚀程度取决于五个条件:环境,温度,湿度,金属产品的类型,腐蚀产品的类型等。

两种环境条件:相对湿度超越60%和环境气体的存在(如氯、氧化亚氮和二氧化硫等),是产生电解质的主要催化剂。高湿度环境条件下,含有溶解气体的水蒸气凝结在防水接插件外表,构成一种温和的导电酸。局部阳极和阴极是由触摸外表涂层中的缺口或孔隙构成。孔底暴露的母材成为阳极,贵金属涂层构成阴极。最后,因为涂层、界面、母材和电解质都是导电的,所以电流途径是完好的。

 

腐蚀速率是腐蚀产物的性能之一。铜腐蚀产物十分多孔,答应接连的蒸汽穿透,并与水反响构成额外的化合物,加速接连腐蚀。镍腐蚀的产品不受水分的影响,并牢固地附着在金属外表,构成水分屏障。因而,镍的电流进犯往往受到很大限制。

最终,假如所有四个必要条件都存在,无论外表涂层如何,都会产生腐蚀。为了抵抗腐蚀,必须消除四个条件中的至少一个。因为防水接插件制造商可以控制触摸外表及其涂层的质量,因而可以下降阳极和阴极构成的可能性。

触摸外表涂层完整性

触摸外表涂层中最常见的缺陷来历是孔隙率,或露出基体涂层中的不接连性。在涂层的制造进程中,或在防水接插件的制造、处理和测验进程中,都会产生开裂。

电镀金属和包层金属都有过多的孔隙率。关于电镀金属,这种情况可能是因为外来颗粒或不良的基板外表饰面、受污染的电镀溶液、因为外表粗糙度而产生的不均匀电镀、导致涂层在高压区域自毁内应力、以及在成形操作进程中、或在粗糙处理后使外表容易开裂。

另一方面,粘土金属更具可塑性,在构成进程中往往保持其完整性。包覆触摸外表的孔隙率更有可能是因为衬底外表的外来颗粒或过度的外表粗糙度形成。但是,包覆涂层会受到由彼此扩散引起的虚假孔隙率的影响。

在熔覆进程的退火部分,来自衬底资料的原子通过衬底和涂层资料的晶粒结构搬迁。这种扩散使富含贱金属的合金在防水接插件资料外表的晶界结处留下区域。孔隙度测验显现这些区域为孔隙,一般直径小于0.003",但这不是真实的孔隙度,应该疏忽。

 

对于镀膜材料,沿晶界迁移是腐蚀的另一个来源。大约10%的系统材料是电镀硬金,这些材料有拓宽晶界的倾向,使腐蚀性元素更容易到达基体。

 

外表粗糙度提高了包层和电镀金属材料的孔隙率,但电镀外表往往更脆弱。更简单在粗糙外表的峰谷上堆积,这或许导致正常可承受的均匀厚度散布不良。在电镀外表留下缺口,当使用规范的X射线荧光程序测量电镀涂层厚度时,这些缺口很难被发现。

外表粗糙度是粘合剂和磨料磨损的重要因素。首要,磨损在高外表点开始。第二,镀金在粗糙外表的不均匀散布使它们更简单遭到过度磨损。例如,用于汽车安全装置的镀金防水接插件在短短五次磨损循环后表现出不可承受的孔隙率,尽管它通过了X射线荧光测验未能检测到涂层散布不良。

尽管防水接插件的正常生命周期只有几个磨损周期,但常规安装和确诊需求估计10个周期,规范要求50个周期,确保可承受的安全裕度。


外表涂层测验和评价

防水接插件制造商运用两个规范测验来监测其金属涂层进程:不受操控的直接进犯测验,根据ASTMB-735测验硝酸和蒸汽,以及根据ASTMB-741进行电图操控腐蚀测验。这些测验也为预测运用寿命供给了一种间接方法。

现场露出能够用Battelle混合流动气体环境模拟。48小时的加速测验模拟了一年的野外露出。Battelle测验创建了四类环境,它们表示一系列潜在的电流进犯状况。测验类III在设计用于模拟大多数信号级防水接插件的环境中发生纯腐蚀。第三类测验运用高浓度的腐蚀性气体,并能发生迁移性腐蚀,在触摸外表区域上发生腐蚀薄膜并渐渐扩散。这种现象称为蠕变,能够起源于孔隙或暴露的边际,在那里金属现已被冲压。

美国测验和材料学会(ASTM)的一个委员会现在正在与一些特定的制造商协作,为II类和类环境拟定规范,这些制造商收集了大量关于Battelle环境中一些涂层金属体系耐蚀性的数据。

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