气体腐蚀试验的机理、标准与典型案例

随着制造业不断发展，交通运输车辆日益增加，排放出大量的废气和污染物，严重污染了大气环境，在一些火力发电厂、炼钢厂、造纸厂以及重工业地区，其大气环境往往存在硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氯气等废气，情况尤其严重。

在一定的温湿度条件下，这些气体会与金属表面附着的水分子发生反应产生化合物，对电子产品元器件、整机或材料，特别是接触件和连接件，具有明显的腐蚀作用，严重影响了产品的电性能和使用可靠性。如何提高产品的抗腐蚀能力，是当下产品工程师不可忽视的一个重要问题。

气体腐蚀试验是使用气体腐蚀试验箱在一定的温度和相对湿度的条件下对材料或产品进行加速腐蚀，模拟电子产品在一定时间范围内所受到的腐蚀情况，对产品的抗腐蚀能力进行评估，并作为改进的依据。

腐蚀性气体对电子产品的影响

①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。

②二氧化氮(NO2)主要是作为氧化剂。

③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。

④二氧化硫(SO2)对镍、钢和锌有腐蚀作用。

气体腐蚀试验的机理

在上面的气体介绍可知，每种气体都有其存在的腐蚀作用，虽然大气环境中H2S、NO2、Cl2、SO2等气体的浓度比较低，但这几种气体会相互作用生成强酸，形成"倍乘效应"，加速了电子产品的腐蚀。气体化学反应生成的强酸，包括硝酸(HNO3)及盐酸(HCl)等，并有水分的生成。参见以下化学反应方程式：

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。

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。

气体腐蚀试验的相关标准

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》

气体腐蚀试验的适用范围

1、LED产品：通用照明、显示背光、植物照明、汽车照明、亮化照明等。

2、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。

3、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。

4、汽车类：汽车电气设备与装置、汽车零部件、汽车金属器件等。

气体腐蚀试验的典型案例

LED灯珠二氧化硫气体腐蚀能力试验

试验过程：

1、参考GB/T 24824-2009 对灯珠进行光电参数测量，并记录数据。

2、依据 GB/T 2423.19-2013 及客户要求进行二氧化硫气体腐蚀实验。

3、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。