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电连接器的混合流动气体腐蚀试验标准方法探讨

更新时间:2009-03-28

引言

电子元器件产品在其研发、生产及使用各个阶段,都不同程度地暴露在大气环境当中,随着工业和交通运输业的发展,各类企业以及运输车辆不断向大气环境中排出SO2、H2S、NO2、NH3、Cl2等腐蚀性气体。在一定的温度和湿度条件下,这些腐蚀性气体会对各类电子元器件产品、整机或材料,特别是接触件和连接件,产生显著的腐蚀作用,严重影响产品的电性能以及质量可靠性[1-3]。电连接器是电子设备中关键的元器件之一,使用的金属材料包括Cu、Au、Al、Ag、Ni、Pt、Sn等,金属接触的大气腐蚀是导致连接器故障主要原因之一[4-5]

气体腐蚀试验是利用专用设备所模拟的人工腐蚀气体环境来考核评价产品的抗腐蚀性能的环境试验。随着电连接器的小型化、集成化技术的发展,腐蚀不仅发生在传统的高浓度单一气体腐蚀环境中,在一般的靠近工业区的低污染或无污染环境(远低于对人体产生健康损害的标准量级)也会产生腐蚀现象。一般环境中存在三或四种低浓度的腐蚀性气体,不同气体对不同金属的腐蚀特性不同,且多种气体之间会产生“协同倍乘作用”,加速材料的腐蚀。因而传统的高浓度单一气体腐蚀试验方法的腐蚀机理、试验过程、试验结果可能与真实暴露情况存在较大差异,国内外提出低浓度的多种混合流动气体(SO2、H2S、NO2、Cl2)腐蚀试验方法[1-5]

对比两组临床总有效率,根据疗效评价标准[2] :治疗后患者临床症状及体征完全消失,神经缺损程度下降>45%为显效;患者临床症状及体征明显好转,神经缺损程度下降18%~45%为有效;患者临床症状及体征无改善或加重,神经缺损程度下降<18%或上升为无效。另外,观察两组治疗前、后血液流变学指标变化,包括血浆黏度、红细胞比积、血小板聚集率等。

目前国内外电连接器相关的混合流动气体腐蚀试验标准方法较多,不同标准方法的试验条件及要求不同。本文在研究国内外相关标准方法的基础上,重点针对IEC 60068-2-60-2015、EIA-364-65B-2009和ASTM B845-97三个常用标准的试验方法进行对比,详尽分析了不同标准方法中关键试验条件的异同,对正确理解标准试验方法,选取适用的标准试验方法从而开展有效的电连接器混合流动气体腐蚀试验提供技术指导。

1 国内外电连接器相关的混合流动气体腐蚀试验标准

1.1 国外混合流动气体腐蚀试验标准

目前,国外的多个标准化机构,包括国际电工委员会(IEC)、美国电子工业协会( EIA)、美国材料和测试协会(ASTM)、国家标准化组织(ISO)以及Telcordia技术公司、Battle 实验室等,都制定了相关的混合流动气体腐蚀试验方法,如表1所示[6]-[16]

IEC 60512-11-7-2003《电子设备用连接器试验和测量第11-7部分:气候试验——试验11 g——流动混合气体腐蚀试验》,采用的是IEC 60068-2-60-95的试验方法。EIA-364-65B-2009《电气连接器和插座用混合流动气体试验方法》规定了对连接器、组件和实验材料进行混合流动气体腐蚀试验的程序及要求。IEC 60068-2-60-2015《环境试验——第2 部分:试验方法——试验Ke:流动混合气体腐蚀试验》规定了工作和贮存的室内环境对电工电子元件、设备和材料,特别是接触和连接件进行气体腐蚀试验的程序与要求。ISO 16750-4:2010《道路车辆 - 电气和电子装备的环境条件和试验第4部分:气候环境—5.8混合气体腐蚀试验》,也采用了IEC 60068-2-60的试验方法。ISO 10062-2006《人工低浓度污染气体腐蚀试验方法》主要针对金属材料、合金、金属镀层、化学涂层、有机涂层等的混合气体腐蚀试验进行了规定。在混合流动气体腐蚀试验方法标准中,ASTM制定了最完整的标准体系,包括试验设备的校准与监测、试验程序、库伦还原法、电阻探针法等监测试样分析方法。其中ASTM B845-97汇集了多种目前使用的混合气体腐蚀试验方法,从方法E到方法P,包括了IEC 60068-2-60-1995的试验方法、Battle 实验室的试验方法、Telcordia/Bellcore的试验方法、IBM的试验方法等。相对于其他试验方法,Battle 实验室的试验方法均没有包括SO2气体,不能反映SO2和H2S在金属腐蚀过程中会产生的协同效应。另外,IBM的试验方法实际应用较少。

治疗前两组患者神经功能缺损及生活质量差异不显著,经过不同治疗后均具有改善,观察组改善情况显著优于对照组,具体结果见表2。

1.2 国内混合流动气体腐蚀试验标准

对宽带IP网络的全部流量进行采集,考虑到每个城市有多个区县,所有业务流量均要经过城市出口路由器,建议将采集系统设置在城市出口路由器侧,如下图:

GB/T 2423.51-2012 《电工电子产品环境试验第2 部分:试验方法试验Ke:流动混合气体腐蚀试验》等同采用IEC 60068-2-60-1995。GB/T 5095.11-1997《电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法第11部分:气候试验——第一篇:试验11 g——流动混合气体腐蚀试验》等同采用于IEC 60512-11-7-1996。2011 年,中国质量认证中心(CQC)发布和实施《电连接器安全认证技术规范》中增加了对连接器抗大气腐蚀性能的要求,其中规定混合气体腐蚀试验方法采用GB/T 5095.11-1997中的方法,或IEC 60512-11-7的方法。

 

表1 国外电连接器相关的混合流动气体腐蚀试验标准

  

序号 标准号标准名称1 IEC 60512-11-7-2003 Connectors for electronic equipment-Tests and measurements-Part 11-7:Climatic tests-Test 11g:Flowing mixed gas corrosion test 2 EIA-364-65B-2009 Mixed Flowing Test Procedure For Electrical Connectors Contactsand Sockets 3 IEC 60068-2-60-2015 Environmental testing——Part 2:Tests—Test Ke:Flowing mixed gas corrosion test 4 ISO 16750-4:2010 Road vehicles — Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment — Part 4: Climatic loads—5.8Mixed flowing gas corrosion test 5 ISO 10062-2006 Corrosion tests in artificial atmosphere at very low concentrations of polluting gas(es)6 ASTM B845-97 Standard Guide for Mixed Flowing Gas (MFG) Tests for Electrical Contacts 7 ASTM B827-05 Standard Practice for Conducting Mixed Flowing Gas Environmental Tests 8 ASTM B810-01a Standard Method for Calibration of Atmosphere Corrosion Test Chambers by Change in Mass of Copper Coupons 9 ASTM B825-13 Standard Test Method for Coulometric Reduction of Surface Films on Metallic Test Samples 10 ASTM B826-09 Standard Test Method for Monitoring Corrosion Tests by Electrical Resistance Probes 11 ASTM B808-10 Standard Test Method for Monitoring of Atmosphere Corrosion Chambers by Quartz Crystal Microbalances

[2]李岩, 朱建华. 混合流动气体腐蚀试验探讨[J]. 电子质量,2012(6):58-60.

2 电连接器混合流动气体腐蚀试验标准方法的对比

[4]林雪燕. 连接器触点表面的大气腐蚀[D]. 北京邮电大学, 2009.

2.1 腐蚀性气体浓度

目前混合流动气体腐蚀试验标准方法中腐蚀性气体包括四种:SO2、H2S、NO2、Cl2。Cl2几乎对所有金属都具有腐蚀作用,H2S对许多金属材料,尤其是Ag和Cu有较强的腐蚀作用,SO2对Cu和Ni的腐蚀影响大,同时会与H2S在腐蚀过程中产生协同作用,NO2对Cu及其合金的腐蚀作用明显。

混合流动气体腐蚀试验需要不断向实验腔体内输入气体,同时不断排出气体,试验过程中气体连续不断的循环。流动的腐蚀气体主要是保持腐蚀性气体浓度的稳定性和均匀性,从而保证腐蚀试验过程的稳定有效。IEC 60068-2-60-2015标准中规定的试验气体换气率为3~10次/h,EIA 364-65B-2009标准要求大于6 次/h,ASTM B845-97标准的试验方法需要依据具体试验要求确定,典型值为3~8次/h。在实际试验过程中,其数值主要取决于定流量排气洗净泵的流速设定。

在中度腐蚀的试验方法中,EIA364-65B-2009方法IIIA与 ASTM B845-97方法P的试验条件相同。IEC 60068-2-60方法3的差别在于没有SO2气体,其他试验条件一致。

在较严重腐蚀的试验方法中,ASTM B845-97方法K比EIA364-65B 方法IV的试验条件更为严酷,Cl2气浓度达到50 ppb,但一般不常用。

护士分层级培训与考核紧密结合,以临床工作需要进行培训,考核要求与培训内容相结合,根据分层培训进行分层考核,技能训练与质控考核相结合,运用理论考试纸质或信息化平台,定期进行考核,并与绩效挂钩。护理部应该定期组织临床护理护生探讨会,广泛征求护生意见,了解护生在实践当中对于教学方法和方式的意见,然后进行改进,提高带教教师的教学水平和质量。二是,要定期进行考核,对临床护理护生进行出科考试,要坚持理论课和实践课成绩相结合,对学生专业知识进行评测,同时要辅之以医德医风和劳动纪律内容由带教教师给出专业性意见,实施综合评定表,从临床护理需求出发,做好临床护士个人能力测评,给出专业鉴定表体现护生个人实际能力。

在所有试验方法中,NO2气体的浓度均为200 ppb,主要作为氧化剂,其腐蚀机理是与水、H2S、O2反应生成硝酸和亚硝酸促进金属的腐蚀。试验方法严酷等级的划分主要体现在H2S和Cl2浓度的不同,H2S的浓度分别为10 ppb、100 ppb、200 ppb,Cl2浓度的分别为10 ppb、20 ppb、≥30 ppb。

2.2 温度和湿度

电连接器的流动混合气体腐蚀试验的环境条件中,温湿度,特别是湿度,对混合流动气体腐蚀试验具有重要影响。在腐蚀试验过程中,首先应进行温湿度调节,待稳定后再通入各种腐蚀性气体。温度主要是影响气体化学腐蚀反应的速率,而在较高湿度条件下金属表面会形成水膜而发生电化学腐蚀过程,显著提高腐蚀速率。

 

表2 国内电连接器相关的混合流动气体腐蚀试验标准

  

序号 标准号 标准名称 等同采用标准1 GB/T 2423.51-2012 电工电子产品环境试验第2 部分:试验方法试验Ke:流动混合气体腐蚀试验IEC 60068-2-60-1995 2 GB/T 5095.11-1997 电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法第11部分:气候试验——第一篇:试验11 g——流动混合气体腐蚀试验IEC 60512-11-7-1996,即IEC 60068-2-60-1995 3 CQC 1101-2011 电连接器安全认证技术规范 GB/T 5095.11-1997或IEC 60512-11-7

 

表3 三种标准中不同试验方法关键试验条件的对比

  

严酷等级方法 H2S(ppb)SO2(ppb)NO2(ppb)Cl2(ppb) 温度(℃) 湿度(%RH)换气率(次/时) 试验时间(天)轻度腐蚀IEC 60068-2-60-2015:Ke: 方法 2 10±5 -- 200±50 10±5 30±1 70±3 3~10 4,7,10,14,21 ASTM B845-97 方法 O 10±5 100±20 200±50 10±3 30±1 70±2 Per B827 10,20 EIA364-65B-2009方法IIA 10±5 100±20 200±50 10±3 30±1 70±2 >6 --ASTM B845-97 方法 N 10+0/-4 200±25 200±25 10+0/-2 30±2 70±2 Per B827 5-30 IEC 60068-2-60-2015:Ke: 方法 4 10±5 200±20 200±20 10±5 25±1 75±3 3~10 4,7,10,14,21中度腐蚀IEC 60068-2-60-2015:Ke: 方法 3 100±20 -- 200±50 20±5 30±1 75±3 3~10 4,7,10,14,21 EIA364-65B-2009方法IIIA 100±20 200±50 200±50 20±5 30±1 70±2 >6 --ASTM B845-97 方法 P 100±20 200±50 200±50 20±5 30±1 70±2 Per B827 10,20较严重腐蚀EIA364-65B-2009方法IV 200±20 -- 200±50 30±5 40±2 75±2 >6 --ASTM B845-97 方法 K 200±10 -- 200±25 50±5 50±2 75±2 3-8 --

研究表明,金属的大气腐蚀速度与表面水膜有密切关系,如图1所示,当水膜厚度为1~10 nm(图中区域I)时,相当于吸附水分的起始阶段,金属表面仅有极薄的吸附膜,干燥大气的腐蚀速度最小。当水膜厚度增加到10 nm以上时(图中区域II),相当于金属表面存在不可见的水膜的腐蚀,腐蚀机理从化学腐蚀转变到电化学腐蚀,腐蚀速度迅速增大。金属表面的水膜厚度直接与气体相对湿度相关,当相对湿度达到70 %时,大多数金属表面的水膜厚度达到10 nm,气体化学腐蚀过渡为电化学腐蚀,腐蚀反应速度显著提高[4]。因此,混合流动气体腐蚀试验中需要严格控制湿度。

我出院之后许多天,社区里都有人在谩骂,骂我李六如是汉奸,吃里扒外,不得善终。在家躲了几天,我顶着那些谩骂去了门球场,我希望在这里看到吴小哥。这时,我感到很孤单,很想找吴小哥说说那些消失了的村庄和那些带着泥土清香的庄稼。出门时我顺手带上了那只卓越牌的门球棒。

在以上试验方法标准中,温度主要是采用正常工作环境的温度30 ℃,温度控制偏差范围为±1 ℃,只有较严重严酷等级的试验方法将温度提高到40 ℃和50 ℃。相对湿度主要采用70 %或75 %,湿度控制偏差范围一般为±2 %。

2.3 试验气体换气率

从表3可以看出,在轻度腐蚀试验方法中,EIA364-65B-2009方法IIA与ASTM B845-97方法O的试验条件相同。ASTM B845-97方法N与 IEC 60068-2-60:Ke:方法4的试验条件基本一致,除了温湿度要求不同。这2种方法的主要差别在于SO2气体浓度不同,ASTM B845-97方法N与 IEC 60068-2-60:Ke:方法4的SO2浓度为100 ppb,EIA364-65B-2009方法IIA与ASTM B845-97方法O的SO2浓度为200 ppb,而IEC 60068-2-60方法2没有包含SO2气体。

2.4 试验时间

产业演变过程不仅通过产业集聚的组织形式对区域产生环境效应,也通过产业网络、产业共生等组织形式对区域生态环境产生影响,相关领域的学者已开展了卓有成效的研究(王锋等,2018)。基于455篇文献计量分析和70篇代表性文献分析,展望地理学、经济学、规划学、环境学、社会学等学科对产业集聚环境效应研究的拓展领域和方向。

  

图1 大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系示意图

2.5 电连接器样品的试验状态

在混合流动气体腐蚀试验过程中,电连接器样品的状态对试验考核评价也具有重要影响。电连接器的状态包括连接插合、非连接断开、是否加电气负载等。现有的标准方法一般没有对试验样品的状态进行规定,而是由产品的详细规范或试验委托用户进行确定。

根据已开展连接器产品的混合气体腐蚀试验情况,在试验过程中,连接器样品一般不加电气负载。为了对比连接和非连接两种典型贮存和使用状态下的抗大气腐蚀性能,试验有两种方式:①连接器样品对应分两组,分别在连接和非连接状态下进行混合流动气体腐蚀试验;②试验分段进行,样品先进行一段时间的连接状态下腐蚀试验,再进行一段时间的非连接状态下腐蚀试验。

新近一期《中国纪检监察》披露,在安徽省无为县凶名赫赫的、有“海老大”别称的周帮海,因组织、领导、参加黑社会性质组织,被芜湖市中级人民法院依法判处有期徒刑二十年、没收个人全部财产,其他团伙成员也都受到法律的制裁。

最后,关于试验方法的选用,这些试验方法并不是针对某一具体环境,但按照试验方法的严酷等级,轻度腐蚀等级的试验方法一般可用于如电信中心、大多数办公环境和一些工业仪器设备室等环境下使用的连接器产品试验。中度腐蚀等级的试验方法一般可用于中度腐蚀的环境下的连接器产品试验,如工业仪器设备室和其他的工业场所。较严重等级的试验方法一般可用于重工业环境,如临近大气污染腐蚀气体源的工业区,或重点对连接器外壳的密封和屏蔽性能进行考核评价的试验。

3 结束语

本文在总结分析国内外电连接器相关的混合流动气体腐蚀试验标准的基础上,针对IEC 60068-2-60-2015、EIA-364-65B-2009和ASTM B845-97三个标准中常用的试验方法进行对比,详尽分析了不同试验方法中腐蚀性气体浓度、温湿度、试验气体换气率、试验时间、试样状态等关键试验条件的异同,介绍了不同试验方法的选用原则,为正确理解不同标准试验方法,选取合适的标准试验方法并实施试验过程提供了技术参考。

参考文献:

近年来,我国逐渐开始重视大气腐蚀问题,但国内的混合流动气体腐蚀试验研究较为落后,目前国内没有专门针对电连接器的混合流动气体腐蚀试验方法标准,相关的试验标准基本上也是采用翻译法等同国外的试验标准,如表2所示[17-19]

[1]陆斌, 许毅, 奚迪,等. 流动式气体腐蚀环境研究与试验解析[J].环境技术, 2013(s2):35-40.

《伪古文尚书》的北传与青齐学术密切相关。而整个青齐学术在北魏朝廷中的传播,又与平齐民有着密切的关系。可以说,青齐学术兴盛的背后,是以平齐民为代表的“青齐士望”的崛起。

综合以上分析,可以看出目前国内外主要的混合流动气体腐蚀试验方法标准有三个:IEC 60068-2-60-2015、EIA-364-65B-2009和ASTM B845-97,因此将重点针对这三个标准中的常用试验方法进行对比分析。

[3]李青, 张立新. 电气、电子产品的腐蚀性气体试验方法[J]. 电子元件与材料, 2003, 32(5):59-64.

电连接器的金属接触腐蚀过程是一个非常复杂的过程,受多个环境条件因素的综合影响。混合流动气体腐蚀试验也是一项影响因素众多过程复杂的环境试验。研究表明,按照影响程度,电接触金属材料腐蚀的重要环境条件有:相对湿度、氯化气体、硫化氢、气体流动速率、湿度循环、二氧化氮、氧化气体、二氧化硫、温度等[1],[4]。按照混合流动气体腐蚀试验的严酷等级,试验方法大致可以分为轻度腐蚀、中度腐蚀、较严重腐蚀。三种标准中不同试验方法的关键试验条件对比如表3所示。

[5]陆劲. 电连接器的混合气体腐蚀试验[C]. 电子产品防护技术研讨会. 2006.

[6]IEC 60512-11-7-2003. Connectors for Electronic Equipment-Tests and Measurements-Part 11-7: Climatic Tests-Test 11g:FlowingMixed Gas Corrosion Test[S].

[7]EIA-364-65B-2009. Mixed Flowing Test Procedure for Electrical Connectors Contacts and Sockets[S].

[8]IEC 60068-2-60-2015. Environmental Testing——Part 2:Tests—Test Ke:Flowing Mixed Gas Corrosion Test[S].

[9]ISO 16750-4:2010. Road vehicles — Environmental Conditions and Testing for Electrical and Electronic Equipment — Part 4: Climatic Loads—5.8 Mixed Flowing Gas Corrosion Test[S].

如今,世界顶级湾区都开始具有各自鲜明的产业特征。比如:东京湾区定位“产业湾区”、旧金山湾区定位“科技湾区”、纽约湾区定位“金融湾区”等。

试验时间是混合流动气体腐蚀试验过程以及结果判定的重要条件。IEC 60068-2-60-2015标准规定五种优先选用的试验时间为4天、7天、10天、14天、21天。EIA 364-65B标准没有对试验时间进行规定。ASTM B845标准中不同方法的试验时间不同,给出的典型值一般是10天或20天。根据IEC 60068-2-60-2015标准的推荐,试验时间4~7天适用于连接器产品的外观评价,试验时间4~10天适用于评价寿命期短的产品,试验时间7~21天适用于评价对可靠性和寿命要求较高的产品。

[10]ISO 10062-2006. Corrosion Tests in Artificial Atmosphere at Very Low Concentrations of Polluting Gas(es) [S].

[11]ASTM B845-97. Standard Guide for Mixed Flowing Gas(MFG) Tests for Electrical Contacts[S].

她好像受到我笑的鼓励,放松了一些。但她的声音仍旧有些犹豫:“我想……也许……我们可以一起走走,一块吃点东西……”我终于镇定下来,找到了自己的声带。“当然……可以。我非常荣幸,那边的街上有许多不错的餐馆。”

[12]ASTM B827-05. Standard Practice for Conducting Mixed Flowing Gas Environmental Tests[S].

[13]ASTM B810-01a. Standard Method for Calibration of Atmosphere Corrosion Test Chambers by Change in Mass of Copper Coupons[S].

[14]ASTM B825-13.Standard Test Method for Coulometric Reduction of Surface Films on Metallic Test Samples[S].

另外,对这种“保护”,在舆论宣传上一定要注意导向,大方向不能错。要突出“惩罚”,告诫“守法”,而不能突出“保护”,暗示犯了罪也没什么大事。如果一定要宣传“保护”,不妨多说说如何从快从重办理危害未成年人的案件,彰显守法孩子的保护神的形象,对犯罪者的严格惩处就是对守法者最大的保护。

[15]ASTM B826-09. Standard Test Method for Monitoring Corrosion Tests by Electrical Resistance Probes[S].

[16]ASTM B808-10. Standard Test Method for Monitoring of Atmosphere Corrosion Chambers by Quartz Crystal Microbalances[S].

[17]GB/T 2423.51-2012. 电工电子产品环境试验第2 部分:试验方法试验Ke:流动混合气体腐蚀试验[S].

[18]GB/T 5095.11-1997. 电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法 第11部分:气候试验——第一篇:试验11g——流动混合气体腐蚀试验[S].

[19]CQC 1101-2011. 电连接器安全认证技术规范[S].

 
余永涛,范剑锋,陈毓彬,王小强
《环境技术》 2018年第02期
《环境技术》2018年第02期文献

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