混合腐蚀性气体(MFG)测试课件.ppt

1、鋼被覆錫或鋅發生電流腐蝕的區別鋼被覆錫或鋅發生電流腐蝕的區別鋼鋼錫鋅序號電位(V)1AuAu+ e+1.6802AuAu3+ 3e+1.4983PtPt2+ 2e+1.2004非活性HgHg2+ 2e+0.8545Pd Pd2+ 2e+0.8306AgAg+ e+0.79972HgHg22+ 2e+0.7888CuCu+ e+0.5229CuCu2+ 2e+0.33710H22H+ 2e0.000(基準)11PbPb2+ 2e-0.12612SnSn2+ 2e-0.13613活性MoMo3+ 3e-0.20014NiNi2+ 2e-0.25015CoCo2+ 2e-0.27716TiTi+ e

2、-0.336性質電化反應序號電位(V)17InIn3+ 3e-0.34018CdCd2+ 2e-0.40319FeFe2+ 2e-0.44020GaGa3+ 3e-0.52021活性CrCr3+ 3e-0.74422ZnZn2+ 2e-0.76323MnMn2+ 2e-1.18024ZrZr4+ 4e-1.54025TiTi2+ 2e-1.63026AlAl3+ 3e-1.66227BeBe2+ 2e-1.85028MgMg2+ 2e-2.36329NaNa+ e-2.71430CaCa2+ 2e-2.87031KK+ e-2.92532LiLi+ e-3.050性質電化反應常見元素的電化反應

3、與電位表常見元素的電化反應與電位表(25)注注:表列金屬表列金屬元素之活性愈元素之活性愈大大,其負電位其負電位愈大愈大,金屬易於氧化金屬易於氧化,易於失去電子易於失去電子,亦即易亦即易於腐蝕於腐蝕.PtAu非活性ZrCTiAgChlorimet3(62Ni,18Cr,18Mo)Hastelloy C(62Ni,17Cr,15Mo)18-8 Mo 不鏽鋼(非活性)18-8 不鏽鋼(非活性)鉻不鏽鋼11-30% Cr(非活性)Inconel(非活性)(80Ni,13Cr,7Fe)Ni(非活性)銀焊劑Monel(70Ni,30Cu)Cupronickels(60-90Cu,40-10Ni)青銅(Cu

4、-Sn)Cu黃銅(Cu-Zn)Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)Hastelloy B(60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活性)(80Ni,13Cr,7Fe)Ni(活性)鈦(活性)SnPbPb-Sn焊劑18-8Mo不鏽鋼(活性)18-8不鏽鋼(活性)高鎳鑄鐵鉻不鏽鋼13%Cr(活性)活性鑄鐵鋼或鐵鋁合金2024(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mn)Cd商用純鋁1100ZnMg和Mg合金常見金屬在海水中的電化順序常見金屬在海水中的電化順序(Galvanic Series)注注:表表中非中非活性或鈍化活性或鈍化(passivity)的意義的意義:有些金屬如鋁有些金

5、屬如鋁,鐵鐵,鉻鉻,鈦鈦,鎳等在氧化環境中鎳等在氧化環境中,會生會生成一層氧化層成一層氧化層,可增加可增加金屬的耐蝕性金屬的耐蝕性,此時的此時的金屬金屬,稱為在鈍化狀態稱為在鈍化狀態(passive states)鐵的鈍化性很弱鐵的鈍化性很弱,如添如添加鉻加鉻,其鈍化性會大增其鈍化性會大增,如鉻含量增如鉻含量增加到加到11%,在大氣中在大氣中或淡水中或淡水中(fresh water),即不再生鏽即不再生鏽(rust),所以不鏽鋼的所以不鏽鋼的最低鉻含量最低鉻含量定為定為11%.3.罅隙腐蝕罅隙腐蝕 罅隙腐蝕是發生在罅隙處的局部腐蝕罅隙腐蝕是發生在罅隙處的局部腐蝕,常見的罅隙有搭接常見的罅隙有搭

6、接面面,止洩墊面螺釘頭下止洩墊面螺釘頭下,鉚釘頭下間隙以及沉積物下等鉚釘頭下間隙以及沉積物下等,不論是不論是金屬與金屬或金屬與非金屬結合面間隙金屬與金屬或金屬與非金屬結合面間隙,都可能發生罅隙腐都可能發生罅隙腐蝕蝕.金屬離子及氧因濃度不均引起罅隙腐蝕示意圖金屬離子及氧因濃度不均引起罅隙腐蝕示意圖4.孔蝕孔蝕 孔蝕正如其名孔蝕正如其名,是局部的穿孔腐蝕是局部的穿孔腐蝕,在金屬表面生成一個個在金屬表面生成一個個或許多密集的坑坑洞洞或許多密集的坑坑洞洞,深淺不一深淺不一,看起來像個粗糙的表面看起來像個粗糙的表面,不不過也是一個小片過也是一個小片,一小片的一小片的,並不是整個表面並不是整個表面.a.窄

7、而深窄而深b.橢圓形橢圓形c.寬而淺寬而淺d.表面下的表面下的e.凹陷凹陷f.水平水平g.垂直垂直孔蝕的形狀孔蝕的形狀腐蝕面上孔蝕深度與個數的關係腐蝕面上孔蝕深度與個數的關係5.粒界腐蝕粒界腐蝕 晶粒邊界是液體金屬最後凝結的部分晶粒邊界是液體金屬最後凝結的部分,其熔點較低其熔點較低,固體金固體金屬溶解時屬溶解時,此部份最先熔解此部份最先熔解,晶粒邊界也是高能量區晶粒邊界也是高能量區,富有化學富有化學活性活性,所以金屬腐蝕時所以金屬腐蝕時,也是先由晶粒邊界開始也是先由晶粒邊界開始,並且腐蝕的較並且腐蝕的較快快.晶粒邊界晶粒邊界金屬結晶的晶粒邊界平面示意圖金屬結晶的晶粒邊界平面示意圖6.選擇腐蝕或

8、分離腐蝕選擇腐蝕或分離腐蝕 選擇固體合金中某一合金元素腐蝕選擇固體合金中某一合金元素腐蝕,最常見的例子是黃銅最常見的例子是黃銅(30%Zn+70%Cu),因腐蝕而失去因腐蝕而失去Zn,失失Zn部位的表面顯出銅部位的表面顯出銅的原有紅的原有紅,肉眼可以分辨出來紅色和黃色肉眼可以分辨出來紅色和黃色,所以也稱為失所以也稱為失Zn(dezincification).7.應力腐蝕應力腐蝕 內有應力內有應力,外有腐蝕媒體外有腐蝕媒體,聯合造成的金屬腐蝕聯合造成的金屬腐蝕,叫做應力腐叫做應力腐蝕蝕,應力腐蝕大多發生裂紋應力腐蝕大多發生裂紋,所以又叫應力蝕裂所以又叫應力蝕裂(stress corrosion

9、cracking),簡稱簡稱SCC.常用金屬材料產生應力腐蝕的媒體常用金屬材料產生應力腐蝕的媒體金屬材料 腐蝕媒體金屬材料腐蝕媒體普通鋼NaOH溶液鋁合金NaCl-H2O2溶液 NaOH-Na2Si2溶液NaCl溶液Ca,NH4和NaNO3的溶液海水H2SO4,HNO4混合酸空氣,水蒸氣HCN溶液銅合金氨汽和氨溶液H2S酸性溶液碳氫基氨(amines)海水水,水蒸氣Na-Pb合金溶液鎂合金Na-Cl-K2CrO4溶液不鏽鋼酸性氯化物溶液濱海大氣 如MgCl2和BaCl2蒸餾水NaCl-H2O2溶液Inconel苛性鈉溶液海水Monel熔融苛性鈉H2S氫氟酸,氫氟矽酸NaOH-H2S溶液鈦合金發

10、煙硝酸,海水氯化物水蒸氣的冷凝水鎳熔融苛性鈉8.沖蝕沖蝕 機件遇到流動的腐蝕流體所造成的腐蝕機件遇到流動的腐蝕流體所造成的腐蝕,叫沖蝕叫沖蝕.腐蝕率,mdd1ft/sec4ft/sec27ft/sec碳鋼3472254鑄鐵45-270矽青銅12343船用黃銅220170水壓用青銅41339鋁青銅(10%)5-236鋁黃銅2-10590-10Cu-Ni(0.8%Fe)5-9970-30Cu-Ni(0.05%Fe)2-19970-30Cu-Ni(0.5%Fe)1139Monel114不鏽鋼316101Hastelloy C20m/s(65ft/s)流速,m/s23Er0船用黃銅銅01Er(eros

11、ion corrosion)ErErEr不鏽鋼Cu-Ni 70/30常用金屬發生沖蝕與海水流速的關係常用金屬發生沖蝕與海水流速的關係 在鍍層表面生成的孔洞在鍍層表面生成的孔洞,稱之為針孔稱之為針孔(pin hole),而其針孔數而其針孔數的多寡的多寡,即為即為porosity(空隙度空隙度). 金屬表面由於油污或吸藏氣體的關係金屬表面由於油污或吸藏氣體的關係,易於鍍層表面產生不易於鍍層表面產生不連續的金屬層連續的金屬層,此即為針孔形成的原因此即為針孔形成的原因.針孔針孔油漬油漬or氣體氣體Au底材Ni鍍層針孔發生的型態鍍層針孔發生的型態A針孔針孔油漬油漬or氣體氣體Au底材Ni鍍層針孔發生的型

12、態鍍層針孔發生的型態BpHpH值值: :pH值 ,孔隙度 電鍍前電鍍中電鍍後底材表面粗糙度清潔度及前處理加熱表面割痕,刻痕,切痕和瑕疪槽液性質拋光底材純度電流密度磨耗槽液沉積物化學處理槽液溫度金屬成型操作影響電鍍表面孔隙的因素影響電鍍表面孔隙的因素. 醯胺基磺酸鹽之衍生物乙醇醚硫酸酯防止防止porosity發生之添加劑發生之添加劑(濕潤劑濕潤劑)硫酸十二烷鈉烷基代苯磺酸鹽高級醇之硫酸或磷酸脂濕潤劑濕潤劑: :其作用為一其作用為一介面活性劑介面活性劑, ,可減少可減少電鍍液表面之表面電鍍液表面之表面張力張力, ,並可減少氫氣並可減少氫氣泡之附著泡之附著. .Au針孔Ni底材AuNi腐蝕介質Au鍍

13、金部分斷面圖鍍金部分斷面圖.通過針孔的通過針孔的Galvanic型腐蝕鍍型腐蝕鍍金層與鍍鎳層相接觸的關係金層與鍍鎳層相接觸的關係,產產生電位差生電位差,發生腐蝕發生腐蝕. 鍍層膜厚與鍍層膜厚與pososity有相當的關係有相當的關係,一般而言一般而言,鍍層膜厚越鍍層膜厚越厚厚,porosity越小越小,反之反之,鍍層膜厚越薄鍍層膜厚越薄,porosity越大越大.故欲得到良故欲得到良好之耐蝕性鍍層好之耐蝕性鍍層,其鍍層須越厚越好其鍍層須越厚越好.1 2 鍍金厚度(m) 針孔數(個/mm2) 103102 10 以鍍鋅鋼板為例以鍍鋅鋼板為例, ,電氣電氣鍍鋅鋼板之鍍層鍍厚鍍鋅鋼板之鍍層鍍厚困難困

14、難, ,而熱浸鍍鋅鋼板而熱浸鍍鋅鋼板鍍薄困難鍍薄困難, ,故兩者比較故兩者比較, ,電氣鍍鋅鋼板之耐腐電氣鍍鋅鋼板之耐腐蝕性較熱浸鍍鋅鋼板為蝕性較熱浸鍍鋅鋼板為差差. . 工業上有一些測試方法工業上有一些測試方法,用來決定電子連接器端子鍍層針孔用來決定電子連接器端子鍍層針孔度之等級及鍍金層的品質判定度之等級及鍍金層的品質判定.ASTMEIAIBMBellcoreHNO3B735364-53SO2B799364-60Gel ElectrographyB798364-60BleachPMADMG Spot364-851.硝酸測試方法只能檢查顯現鍍層中的氣疏孔硝酸測試方法只能檢查顯現鍍層中的氣疏孔,

15、並不是一種分析並不是一種分析加速壽命的測試方法加速壽命的測試方法.2.硝酸測試方法並不建議作為端子接觸表面耐久性或耐磨耗性硝酸測試方法並不建議作為端子接觸表面耐久性或耐磨耗性的評估方法的評估方法.3.硝酸測試方法建議適用於底鍍層為鎳或鎳合金的金或金合金硝酸測試方法建議適用於底鍍層為鎳或鎳合金的金或金合金的鍍層的鍍層.4.SO2測試建議適用於鈀或鈀合金鍍層測試建議適用於鈀或鈀合金鍍層,而不論其上是否有金鍍而不論其上是否有金鍍層的存在層的存在.5.Gel Electrography測試法建議適用於鈀測試法建議適用於鈀,鈀合金鈀合金,金或金合金金或金合金鍍層鍍層.6.PMA測試法建議適用於鎳或銅上鍍

16、金或金合金之磨耗實驗測試法建議適用於鎳或銅上鍍金或金合金之磨耗實驗.7.DMG測試法建議適用於鎳或銅上鍍金測試法建議適用於鎳或銅上鍍金,銀鍍層之磨耗實驗銀鍍層之磨耗實驗.測試時可以測試時可以以單一氣體或混合氣體以單一氣體或混合氣體來測試來測試.含量需經過儀器含量需經過儀器分析來控制其需許之範分析來控制其需許之範圍內圍內.五五.MFG測試裝置圖測試裝置圖氣體混合區氣體來源Make-upair溼度控制來源風扇樣品測試區域氣體氣體分析分析樣品資料樣品資料收集區收集區氣體流動方向混合氣體供應線氣體洩出溫度控制櫃腐蝕氣體櫃氣體濃度量測點溫溼度量測氣體流速量測 要求氣體流量氣體變換設定誤差設定誤差規範(號

17、碼)g/m3(ppb)(ppb)g/m3(ppb)(ppb)g/m3(ppb)(ppb)g/m3(ppb)(ppb)RH%RH%m/s(m/h)#/hA(25000)(5000)-252755(20-60)-B-(12500)(2500)-252755(20-60)3-5C(500)(100)-251753(60)3-5D-(100)(20)-251753(60)3-5E-(100)(20)-251753(60)3-5G-(10)(+0/-4)(200)(25)(10)(+0/-2)302752-3-8H-(100)(10)(200)(25)(20)(5)302752-3-8K-(200)(1

18、0)(200)(25)(50)(5)502752-3-8L(350)5(40)5(610)5(3)15300.5702(1832)M(200)-(10)-(200)-(10)-25-75-N(200)(25)(10)(+0/-4)(200)(25)(10)(+0/-2)302702CO(100)(20)(10)(5)(200)(50)(10)(3)301702UNC(200)(50)(100)(20)(200)(50)(20)(5)301702-(10)(5)(200)(50)(10)(3)3027026min-(100)(20)(200)(50)(20)(5)3027526min-(200)(20)(200)(50)(40)(5)4027526minIBMMH 1-9700-012780(300)556(40)20940(500)159(3)502537030.50.1BUS113-30-200-10-Ind40-150-300-150-B-845ASTMBELLCOREGR-1217-CORE364-TP65EIAA-5951-1634-1HP氣體濃度溫度溼度SO2H2SNO2Cl2