资料(氧化腐蚀).doc

电接触广泛应用于通信电子行业中，其可靠性极其重要电接触材料的性能决定了电器开关的开断能力和接触的可靠性我国是一个环境污染严重的国家，常见的腐蚀性气体主要有SO2、NO2和Cl2等，在这些腐蚀气体的作用下，元器件金属接点上会生成腐蚀膜层，使接点的接触电阻增大，导致接触故障，使与之相关的电子设备的可靠性降低所以，研究腐蚀膜层对电接触的影响具有十分重要的意义 本文主要研究大气中的SO2和NO2对常见触点金属材料Cu和Ni的腐蚀影响，包括几种标准腐蚀方法的比较和分析，以及几种腐蚀后金属腐蚀膜层的形貌、成分和电接触性能 通过对ISO标准、硝酸蒸汽标准和JIS标准进行比较和分析可知，JIS标准的可操作性要好于ISO标准和硝酸蒸汽标准实验并且ISO标准和硝酸蒸汽标准实验中都要用到高腐蚀性酸，操作时应有完善的防护措施另外，ISO标准的腐蚀程度比JIS标准严重的多ISO标准的腐蚀属于高浓度SO2腐蚀，JIS标准是低浓度SO2腐蚀 对标准腐蚀后的腐蚀膜层进行分析，包括形貌、成分以及对电接触的影响等，腐蚀膜层的形貌分为两种，一种是覆盖整个样片且厚度很薄的氧化物膜层，另一种是在样片的局部区域上形成明显的凸起腐蚀物，腐蚀程度远高于氧化物，成分主要是硫酸物和硝酸物腐蚀物对电接触的影响分为三种情况一种是静态接触电阻和动态接触电阻都始终处于“开路”状态，另一种是静态接触电阻始终开路而动态接触电阻能够在一定的周期内降低到几个毫欧，最后一种是静态接触电阻能够测量并且动态接触电阻在很少周期内降到几个毫欧 另外，通过对镀金层腐蚀物的成分分析可知，与纯金属的腐蚀物相同，即可以用纯金属来代替镀金层进行腐蚀实验通过温湿度实验可知，湿度的变化不是形成晕圈的唯一条件这些连接部分安装在元件中，完成一定的机械动作及电气连接，就成为机电元件，通常包括连接器、继电器、键盘、电位器、开关、接线端子、以及电刷/集流环系统等，每一个接触点都是维系电子元件之间、电路之间、设备或系统之间的大、小枢纽。连接的可靠性直接影响电子系统的可靠性，与其它电子元件不同，连接器的电接触部分大多暴露在大气中，直接受到大气环境的影响，如温度、湿度、尘土颗粒、腐蚀性气体等。接触点大多暴露在空气中，而空气中的尘土，腐蚀性气实验室环境下的大气腐蚀实验一般选用二氧化硫(502)、硫化氢(HZs)、二氧化氮(NOZ)和氯气(C12)等作为腐蚀气体。1、大气腐蚀的危害性材料的自然环境腐蚀是影响国民经济发展的一个很重要的问题，我国酸雨污染区已占国土面积的40%。相对湿度增大，腐蚀速度加快。2、温度在增加温度不会引起或加速某些其他变化时，一般说来，温度升高10，化学反应速度增加2一3倍3、腐蚀源大气主要由氮气和氧气组成，此外还有少量二氧化碳等气体，大气的腐蚀性主要来自水汽以及一些杂质材料是金及其合金，它的优点是电阻率低，在各种腐蚀环境中不易被腐蚀，易焊接，与基体材料如铜及其合金、镍等都有良好的附着性。3、微动对电接触的影响。微动是由外界振动或温度变化产生的，将造成金属转移和磨损，导致在微动过程中使接触电阻发生变化，以及在停止后仍保留着极高的电阻。当连接器在振动环境中工作时，触点极易发生微动腐蚀，尤其是对于锡铝、镍、铜等非贵金属而言l0一3。4、电流升高对连接器的影响。在电力连接器中，过高的电流会产生过高的焦耳热，从而导致接触表面的金属软化、熔化甚至沸腾，造成接点界面熔结，金属相互转移，加速金属的磨损、氧化和金属间的扩散。焦耳热还可能导致弹性接插件的应力松弛，使得接触点的正压力减小，静态接触电阻升高，产生更多的热量，形成恶性循环l4。5、连接器的可靠性与结构有密切的联系。通常采用多触点并联结构的连接器可以提高接触的稳定性和可靠性。多个触点均分电流时，连接器的总接触电阻，即连接电阻，低于并联的任一触点的接触电阻。但当一个或多个触点失效时，电流流入其它并联触点，导致这些触点过载而易于失效。上面所述的几个方面是造成电接触故障的主要原因。另外，不同的操作条件和一些偶然因素都有可能造成接触故障。2大气腐蚀介绍2.1大气腐蚀的影响因素大气腐蚀的影响因素主要有以下几种:1、湿度2影响电接触可靠性的因素l、环境污染是造成电触点故障的重要原因之一，在我国尤为明显。在干燥的环境中，非贵金属铝、锡、铜、银等的表面易发生干腐蚀，多为氧化和硫化。而在潮湿环境中，空气中的腐蚀气体或尘土溶于水形成的电解液会引发原电池反应，如镀金表面的微孔腐蚀，这些腐蚀产物表面形貌和厚度都是不均匀的，而实际接触点非常微小(微米级)，其电阻或阻抗不仅随时间变化还随电流、压力和振动而变化，造成瞬间开断，最终造成电接触故障。例如:在目前的汽车电气故障中，有很大一部分就是由接触不良所造成的【5。汽车电器的工作环境较恶劣，温度、尘土、腐蚀性气体、湿度等因素作用在连接器周围，使连接器接触界面间形成较高的接触电阻，再加上电流的作用，使得接触点温度很高，甚至造成元件的烧毁。触点表面污染物的组成是非常复杂的，对污染程度的判定非常困难卜81。从相关研究中可知，残留在镀金连接器上的污染物成分非常复杂，包括C、O、si、AI、s、el、K、ea、Na、Mg、Au、Ni、eu等等。污染物一部分来源于制造和加工过程，其它的主要是在用户使用期间形成和沉积的。污染物在接触表面的聚集会引起接触电阻的升高甚至断路，导致电连接器失效0。2、接触表面的电镀层对电接触可靠性有重要意义。常见的电镀层有Au、Ag、Sn及其合金等。镀层质量与镀层厚度、表面粗糙度、微孔率有关。对于Sn镀层来、电接触表面腐蚀膜是电器开关、接插件、连接器和换流器等元器件电接触故障的主要来源之一，一般认为这些腐蚀膜层主要是由环境中的腐蚀性气体产生的。在这些腐蚀性气体的作用下，元器件金属接点上会生成腐蚀膜层，使接点的接触电阻增大，导致接触故障，使与之相关的电子设备的可靠性降低电接触材料的腐蚀一般来自于尘土和大气。大气中的腐蚀性气体有502、NOZ、HZS、C12等，而其中危害最大的气体是502和NOZ，零星分布的凸起状euso43HZo蓝绿色在实际大气环境中，腐蚀性气体种类很多，通常是多种气体相互作用，共同溶解在吸附水膜中，而且应考虑灰尘颗粒对腐蚀的促进作用，因此污染膜的形成是非常复杂的。并非如单一气体加速腐蚀实验得到的单一成分的腐蚀物。而是很多种化合物的混合由于组成煤的基本结构单元是以碳为骨架得多聚芳香环系统，在芳香环周围有碳、氢、氧及少量的氮和硫等原子组成的侧链和官能团。如羧基（-COOH）、羟基（-OH）和甲氧基（-OCH3）。说明了煤中有机质主要由碳、氢、氧和氮、硫等元素组成。硫分。硫燃烧后生成s02和s03，它们极易与烟气中的水蒸气化合成H2S04蒸气，对发电设备产生腐蚀作用，同时，S02和S03排放到空气中，对大气环境造成严重污染。另外，高硫煤炭在存放过程中，容易发生变质自燃，影响煤炭的燃烧效果。构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。 碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95%以上；煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧