镀层的腐蚀与防蚀w

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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)，如果再吸收大气中的氧及有

2、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，化学性质活泼的金属会加速腐蚀，惰性比较大

3、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

4、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

5、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。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

6、。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

7、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(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

8、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