镀层的腐蚀与防蚀word文档

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1、第八章、镀层的腐蚀与防蚀一.腐蚀的概念:在一般人的观念,腐蚀就是指生锈,或者腐蚀就是氧化造成的,其实并不那么单纯。钢铁及其合金的腐蚀现象才能称之为生锈(生铁锈),而单纯的氧(或者是单纯的水)是无法腐蚀金属的。环境是造成金属腐蚀的最大因素,人们常接触的环境就是大气,即使单纯的大气也因乡村、都市、工业区、沙漠、寒带、热带、海上(海边)等而有很大的差异,进而影响腐蚀的速率,空气中引起腐蚀的主要成份为氧气、水气和有害杂质。金属在大气中的腐蚀过程是一种电化学过程,当大气中水气附着在金属表面形成薄薄的水膜(成为电解液),如果

2、再吸收大气中的氧及有害杂质(如SO2、CO2、Cl2、NO2⋯等)以后,就会使金属的电化学腐蚀加速的进行。因此金属在干燥的空气中是不会有腐蚀作用,以及金属在没有氧的水中也不会有腐蚀作用。二.腐蚀的形态:绝大部份金属的腐蚀过程均有电子的移转行为,因此可以视为一种电化学反应。腐蚀的分类法很多,在此就以Fontana式的第四分类,来简单说明其八大腐蚀形态。1.均匀腐蚀:这是最简单的一种腐蚀,金属表面出现一层均匀的腐蚀产物,一般钢铁在大气中的生锈均属均匀腐蚀。2.伽凡尼腐蚀:或称之为异种金属腐蚀,两种不同金属偶和接触时,

3、化学性质活泼的金属会加速腐蚀,惰性比较大的金属则减慢腐蚀,如电镀层所产生的腐蚀即是属于此类。3.间隙腐蚀:金属的隙缝处因滞流不通,缺少氧气,形成氧浓度差电池,特别容易腐蚀。如钢管凸缘和垫圈接触地方,如果有盐类渗入,则间隙腐蚀会加速恶化。4.孔穴腐蚀:简称孔蚀,它发生在钝化金属(如不锈钢),在氯离子溶液中(海上或海边)会发生极度集中的腐蚀,在表面形成四处散步的孔穴。原因其一是氯离子半径很小,很容易穿过保护膜(氧化膜)造成腐蚀。其二氯离子的水和能很小,容易被金属吸着,阻碍金属与氧化剂的作用。5.晶界腐蚀:金属晶界附近

4、的化学活性比较强,因此容易发生腐蚀。如金属焊接处因受高温而原有晶格变异。6.选择性侵蚀:合金中的某一元素被选择性的侵蚀,通常是化学性活泼的成份被淬取出来,如黄铜为锌铜合金,在一般水溶液环境,其中的锌因腐蚀而单独析出。7.冲磨腐蚀:金属在流动的腐蚀环境中,因为冲击而产生的加速腐蚀结果。如金属管之转弯道处。8.应力腐蚀:当应力与腐蚀环境同时存在,金属将会逐渐在达到断裂之前提早破裂。如振动的振幅是一种应力的存在,它会加速腐蚀的进行。三.腐蚀的因素:对电镀层之腐蚀可以说大部分为伽凡尼腐蚀效应所致(电池效应),然而在电镀层

5、的抗腐蚀之高低则决定下列五项因素:1.第一项为镀层本身化学性质。如果镀层的活性比底层大,则镀层本身易遭受腐蚀。例如镍上镀锡,由于锡比镍活泼,所以锡镀层会先腐蚀。2.第二项为镀层之厚度。镀层之抗蚀性常为镀层厚度之线性函数,镀层厚度越厚,抗蚀性越好。3.第三项为镀层的孔隙度。镀层虽然为一肉眼观之完整密致之金属膜,但是放大观之,仍有许多裂缝孔穴。孔隙度越大耐蚀性越差,如下图:a区镍镀层的膜厚虽然高达150μ〞,但是耐蚀性却比b区60μ〞的镍层还差。高电流区的穿孔腐蚀a區b區高电流区的穿孔腐蚀4.第四项为镀层身处的环境。

6、再小的、再少的孔隙度之镀层,再厚之镀层,若遇上恶劣的环境(潮气、高温、游离酸雾等),一样抵挡不了腐蚀。也就是为什么每年在3~9月份,镀层的腐蚀会特别严重,因为气温高、湿气重(夹带酸气)、CO2高。5.第五项为电位差(电池效应)。当二层金属电位差非常大时,其腐蚀效应会加速的进行。因为电位差即是一个能量,能量越大反应速率就越快,例如镍上镀薄金,由于薄金不具有防蚀能力(太薄孔隙度大),镍与薄金电位差非常大(约2V的直流电),所以腐蚀速度就会加快,又因为镍比金活泼(金层未污染下),所以镍层先行腐蚀(白色)。若腐蚀未及时抑

7、制,则后续就更会引发穿孔腐蚀,也就是会腐蚀至铜合金层。如下图为:黄铜底材/镀镍56μ〞/镀金1μ〞,左半部有封孔处理,右半部无封孔处理,经过72小时盐雾试验后,很明显镀了薄金反而耐蚀性变差了。封孔/无腐蚀封孔/无腐蚀未镀金/无腐蚀镀薄金/腐蚀盐雾试验72H四.连接器电镀的腐蚀:(以下为镀层无污染情形下)在连接器的电镀经常见到的电镀腐蚀:1.铜合金(黄铜、磷青铜)/镀镍:铜合金会先腐蚀(黑色、绿色物)。2.铜合金(黄铜、磷青铜)/镀镍/镀金:初期镍先腐蚀(白色、绿色物),最终为铜合金腐蚀(黑色、绿色物)。3.铜合金

8、(黄铜、磷青铜)/镀镍/镀锡:锡会被腐蚀(灰黑色物)。4.铁材/镀铜/镀镍:铁材被腐蚀(红棕色物)。5.铁材/镀铜/镀锡:初期锡先腐蚀(灰黑色物),最终为铁材腐蚀(红棕色物)。五.如何防蚀:由于电镀规格乃为无法改变之事实,我们就针对制程上、环境上提出一些治本与治标之方法,作为参考。1.降低镀层孔隙度:A.降低电流密度:在合适的电流密度与产速作一平衡调整。也就是说,若希望快

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