腐蚀气体一般指 酸性气体,呈偏酸或偏碱性的气体,能溶入水中生成酸性或碱性液体,常见的有二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、硫化氢,氯化氢等,这类气体接触到物体后,具有腐蚀性。腐蚀气体试验是用于确定工作或贮存的室内环境对电工电子产品元件设备与材料特别是接触件与连接件的腐蚀影响的实验。腐蚀气体试验是利用二氧化硫,二氧化氮,氯气,硫化氢等几种气体,在一定的温度和相对的湿度的环境下对材料或产品进行加速腐蚀,重现材料或产品在一定时间范围内所遭受的破坏程度。以及相似防护层的工艺质量比较,零部件、电子元件、金属材料、电工,电子等产品的防护层以及工业产品的在混合气体中的腐蚀能力。
所有金属材料都可能与氧和其他气体产生反应,这些反应会改变材料的成分、性能和完整性。金属可与氧反应,在表面生成氧化物。发生氧化的难易程度是由氧化物生成自由能决定。镁和铝的氧化有巨大的驱动力,但镍或铜几乎没有氧化的倾向。温度升高时,氧化物较易形成。氧化膜的类型决定氧化过程发生的速率以及氧化物是否会使金属钝化。
由于氧化物与金属的相对体积不同,氧化物的行为共分三类。
如果氧化物的体积比金属的体积小,则氧化膜为多孔状,典型的金属如镁,氧化膜没有保护作用。
如果氧化物的体积与金属的体积接近相等,于是形成一种附着力强的,无孔的、具有保护性能的氧化膜,典型者为铝和铬。
如果氧化物的体积比金属的体积大,*初,氧化物形成一层具有保护作用的膜,然而,随着膜的厚度的增长,在氧化物中产生很高的应力,氧化物有可能从表面上呈片状剥落,裸露出来的新鲜金属则继续氧化。铁是具有这种无附着力氧化层的典型。
由于不同的金属具有不同的氧化倾向性,当存在一种以上金属时,氧化物生成自由能负值*大的金属**氧化。利用这个原理,可以设计出抗氧化合金。例如在钢中加入铬时,铬**被氧化,产生铬氧化膜,使膜下的金属受到保护。
总的来说,在常用的有色金属材料中,钛合金抗腐蚀性能*好,铜合金次之,镁合金*差。铝合金晶间腐蚀问题*突出。某些铝合金(如超硬铝)及铜合金(如黄铜)应力腐蚀倾向较大。
陶瓷的气体腐蚀
蒸气侵蚀多晶体陶瓷会造成比液体或固体的腐蚀都要严重得多的腐蚀。与蒸气腐蚀有关的*重要的材料性能之一是孔隙度或渗透性。如果蒸气能渗透进材料,暴露于蒸气侵蚀的表面积大大增加,使腐蚀加快进行。正是因为暴露于蒸气侵蚀的总表面积的重要性,所以孔隙度体积和孔隙尺寸分布都很重要。
例如,受Na2O蒸气侵蚀的SiO2能生成液态的硅酸钠。
在另一类型的蒸气侵蚀中,蒸气和液体侵蚀产生联合而持续的效应,蒸气在朝向低温的热梯度作用下,会渗透人材料并凝结成液体溶液来溶解材料。液体溶液能进一步沿着温度梯度渗透,直至完全凝结。如果材料的热梯度被改变,固相反应产物有可能熔化,在熔点附近引起过腐蚀和剥落。
热能是使离子扩散过表面反应层并使该层不断增长的驱动力。如果没有提供足够的能量,那么反应层的增长速率将很快下降。低温下,在*薄膜层(小于5nm)的范围内存在着能将阳离子吸引出膜层的强电场,这非常类似于室温下发生的金属氧化。
总的来说,氧化过程比单组分扩散出氧化层的简单机理更为复杂。沿着晶界的择优扩散能*大地改变氧化层的生长。晶界扩散是比全面扩散能量更低的过程,因而在低温下更为重要。如果从高温反应速率外推,常常会在比预期温度还要低的温度下观察到更快的反应速率。因而,反应层的微观结构,特别是晶粒尺寸尤为重要。另外,完全化学计量化的反应层对扩散产生的阻力比缺少阴离子或阳离子的反应层更大,后者提供了容易扩散的途径。
相关标准:
GB/T 5170.11-1996
ISO 16750-4-2006:电气和电子装备的环境条件和试验-气候环境
GB/T 5170.11-2008 :电工电子产品环境试验设备检验方法 腐蚀气体试验设备
GB/T2423.51-2000:电工电子产品(试验Ke)流动混合气体腐蚀试验方法
IEC 60068-2-60-1995:环境试验 第2-60部分:试验 试验Ke:流动混合气体腐蚀试验