西沙暴露与盐雾试验结果对比分析.pdf
装 备 环 境 工 程EQUIPMENTENVIRONMENTALENGINEERING第7卷第6期2010年12月收稿日期：2010-04-02作者简介：孙立军（1979），男，安徽安庆人，硕士，工程师，主要研究方向为电子产品可靠性与环境工程。西沙暴露与盐雾试验结果对比分析孙立军，刘丽红，邱福来（工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610）摘要：选取5种电子产品常用的金属及镀覆层材料，开展西沙天然暴露试验与人工盐雾试验。研究了材料的腐蚀评级变化趋势，对比分析了材料在2种不同试验条件下的腐蚀行为的联系与差异。结果表明，96 h盐雾试验能够快速发现材料、工艺设计、质量控制等方面的欠缺，但部分缺陷很难通过盐雾试验暴露出来。关键词：西沙暴露试验；盐雾试验；腐蚀评级中图分类号：TG172.3文献标识码：A文章编号：16729242（2010）060058-04Analysis and Comparison of Test Result of Xisha Weathering Test and Salt Fog TestSUN Li-jun，LIU Li-hong，QIU Fu-lai（The Fifth Research Institute of the Ministry of Industry and Information Technology，Guangzhou 510610，China）Abstract：Five kinds of metal commonly used in electronic product were exposed in Xisha station and tested with salt fogtest.The corrosion was graded and corrosion behaviors were compared for the two conditions.The result showed that some faults inmaterial,technical design,and quality control can appear in short time salt fog test,but some faults do not appear in salt fog test test.Key words：Xisha weathering test；salt fog test；corrosion gradation盐雾是大气中由含盐微小液滴所构成的弥撒系统，由于海洋中海水剧烈扰动、风浪破碎和海浪拍岸等产生大量泡沫、气泡，气泡破裂时会产生微小的水滴，在气流作用下，范围甚至可扩散到距离海洋数百公里12。为了测定盐雾对产品及材料的影响，主要的方法有2种：1）在接近使用环境条件下进行大气暴露试验，试验结果较真实可靠，但缺点是试验周期长；2）采用人工盐雾试验（简称盐雾试验）。由于自然环境中的腐蚀影响因素多，且产品和材料在盐雾试验和自然环境中腐蚀机理有可能不同，因此，盐雾试验结果可能与自然环境中腐蚀情况不一致。以材料在西沙试验站中的腐蚀行为作为典型热带海洋性气候条件下的腐蚀行为，与盐雾试验进行对比，观察同种材料在2种试验条件下腐蚀行为的联系与差异。58第7卷第6期1试验1.1试样选取5种电子产品常用的金属及镀覆层材料试样，基材尺寸为50 mm100 mm2 mm，试验样品基材及处理工艺见表1。1.2暴露试验暴露试验于工业和信息化部电子第五研究所西沙试验站进行。西沙试验站位于西沙群岛中的永兴岛，海拔4.9 m，北纬1650，东经11220，经试验站监测统计，西沙试验站年平均温度为26.7，年平均相对湿度为82，降雨量为1 850 mm，年日照时间为2 700 h，平均风速达4.5 m/s。西沙风大浪高，岛小且无屏障，空气中的盐雾含量长年居高不下，是我国典型的高温、高湿、高盐雾地区。为了模拟海洋性气候电子产品材料使用环境条件，隔离太阳直射和淋雨等环境因素的影响，采用半封闭的棚下试验室开展试验，如图1所示。1.3盐雾试验试验条件参照GJB 150.11-1986军用设备环境试验方法 盐雾试验。温度：（352）；盐水质量分数：51；pH值：6.57.1；盐雾沉降量：12mL/（80 cm2 h）1.4样品检测样品检测参照GB/T 6461-2002金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级，笔者侧重于保护评级，外观评级暂不涉及。2结果与讨论2.1西沙暴露试验结果经 过 1 a 西 沙 暴 露 试 验，试 样 按 照 GB/T6461-2002进行保护评级（见表2）。可以看出，经612个月西沙试验站棚下暴露试验，试样出现保护缺陷，但5试样未出现明显保护缺陷。2.2盐雾试验结果经 过 960 h 的 盐 雾 试 验，试 样 按 照 GB/T6461-2002进行保护评级，见表3。可以看出，所选试样在盐雾试验中腐蚀行为差异较大。2，3，4经4896 h试验后出现腐蚀现象，随着试验时间的增加，保护等级逐渐下降；1，5，6在盐雾试验中未出现明显保护缺陷。2.3对比分析对比表2和表3结果，试样在西沙暴露与盐雾试表1试验样品Table 1 The sample样品编号1#2#3#4#5#6#基材5A06铝5A06铝45钢45钢45钢1Cr18Ni9Ti处理工艺阳极化化学镀镍镀锌化学镀镍达克罗图1 西沙试验站棚下试验室Fig.1 The half-shelter lab of Xisha station表2西沙暴露试验结果Table 2 The results of Xisha weathering test1个月2个月3个月6个月12个月1#101010992#101010993#101010964#101010985#10101010106#101010109试验时间保护评级孙立军等：西沙暴露与盐雾试验结果对比分析59装备环境工程2010年12月验中试样保护等级变化可分为3种类型。2.3.1两试验中均未出现明显保护缺陷5试样经试验后保护等级均保持为10级。达克罗作为较为新型的保护覆盖层，耐腐蚀性能较好。通过SEM观察其微观结构，发现试验前为鳞片状，经过试验后，表面鳞片状结构遭到破坏，如图2所示。2.3.2两试验中均出现明显保护缺陷试样2，3，4经过试验后，保护等级下降，对比结果见表4。从表4中可以看出，以保护等级为依据，612个月西沙暴露试验相当于48144 h盐雾试验。采用盐雾试验考核海洋环境下使用的电子产品盐雾防护性能，试验时间为48 h或96 h。96 h盐雾试验能够发现材料和工艺的设计、质量控制等方面的欠缺。以2试样为例，试验前后表面形貌如图3所示。从图3中可以看出，试样表面连续性较好的镀层，经西沙暴露和盐雾试验后被破坏。西沙暴露试验后，试样表面镍镀层剥落，产生白色腐蚀产物。盐雾试验后，试样表面形成孔洞。经分析腐蚀产物中均含Al元素，表明基材开始腐蚀。为测量2试样镀层厚度，进行切片观察，如图4所示。表3盐雾试验结果Table 3 The results of salt fog test48961441922402883363844324809601#10101010101010101010102#1098888888873#998876544304#999888777715#10101010101010101010106#1010101010101010101010试验时间/h保护评级图2 5试样试验前后表面形貌Fig.2 The appearance of sample 5#表4西沙暴露试验与盐雾试验对比Table 4Comparison of test result of Xisha weathering test andsalt fog test试样编号234保护等级999西沙暴露试验时间612个月6个月6个月盐雾试验时间/h96489648144图3 2试样试验前后表面形貌Fig.3 The appearance of sample 2#图4 2试样镀镍层厚度Fig.4 The nickel-plate thickness of sample 2#60第7卷第6期从图4中可以看出，镍镀层厚度为22.4m，该试样工艺要求镀层厚度为25m。文献3表明，镀层达到50m以上且没有孔隙，能起到机械保护作用。该试样基材为铝，镀层为化学镀镍，镍镀层对于铝而言为阴极性镀层，其保护特性取决于镀层的孔隙率和厚度。镀层破坏后，会加速基材腐蚀。由于镀层过薄，该试样防护工艺不适宜在海洋环境条件下使用。2.3.3西沙暴露中出现保护缺陷、盐雾试验中未出现1和6经过12个月西沙暴露试验后发生腐蚀，但在 960 h 盐雾试验后尚未见明显保护缺陷。以 1试样为例，基材为铝，表面工艺为化学阳极化，试样试验前后表面形貌如图5所示。从图5中可以看出，盐雾试验前后表面形貌基本接近，而西沙暴露试验后，表面出现裂痕和孔洞。在西沙暴露试验中由于降尘和湿度共同作用促进缝隙腐蚀的发生，缝隙腐蚀出现后Cl-成为腐蚀的主要因素4。但在盐雾试验中，由于Cl-很难透过致密铝氧化层，且没有缝隙腐蚀产生的条件，因此没有发生明显腐蚀现象。图5 1试样试验前后表面形貌Fig.5 The appearance of sample 1#（上接第57页）3结论由仿真分析得到以下结论：1）分层聚类算法可以应用于飞机平台振动数据的归纳处理，并实现数据通道集分类；2）在飞机不同舱段，由于舱段内结构布置、重量的分布、阻抗特性等不同，所测得的振动也有比较大的差异；3）同一测点不同方向的振动量级不同。参考文献：1GJB/Z 126-1999，振动、冲击环境测量数据归纳方法S.2卢纹岱.SPSS for Windows 统计分析M.北京：电子工业出版社，2006.3梁之舜，邓集贤，杨维权，等.概率论及数理统计M.北京：高等教育出版社，1988.4许小勇.模糊聚类分析算法的改进Matlab语言程序设计J.云南民族大学学报（自然科学版），2006，15（3）：4851.3结论1）盐雾试验可快速发现某些材料和工艺的设计缺陷、质量控制欠缺等问题。所选材料在 48144 h盐雾试验与612个月西沙棚下暴露试验出现相近保护等级。2）部分缺陷很难通过盐雾试验暴露出来。西沙暴露试验中出现的保护缺陷，通过较长时间（960h）的盐雾试验不一定能够暴露。参考文献：1巫铭礼.自然界中的盐雾J.环境技术，1993（4）：38.2GB/T 4797.6-1995，电工电子产品自然环境条件 尘、沙、盐雾S.3电子科学院.电子设备三防技术手册K.北京：兵器工业出版社，2000：278281.4郝献超.不同暴露时间下不锈钢在典型地区大气腐蚀的灰色分析J.北京科技大学学报，2008，30（5）：504508.孙立军等：西沙暴露与盐雾试验结果对比分析61
