电子元器件盐雾试验方法研究

电子元器件盐雾试验方法研究
摘要:金属腐蚀与防护是工业领域中的重要课题，盐雾腐蚀是其中的代表。

家用电器中控制电路的电子元器件是关键零部件，被腐蚀后会造成产品失效，甚
至引发安全事故，危及使用者的生命安全。

文章从镀层基材、放置角度、判定方
法三个方向对电子元器件盐雾腐蚀影响进行分析，以期对不同类电子元器件的耐
腐蚀性能做出客观评价，并得到提升电子元器件耐腐蚀能力的改善方法。

关键词: 盐雾试验；电子元器件；金属腐蚀
中图分类号：TS 95
一、引言
金属腐蚀可能会导致严重的事故，这是所有人的共识，因此有许许多多针对
金属腐蚀的研究。

但是这些研究都集中在大型板材上，如镀锡板材、镀锌板材等，对于电子零部件的金属腐蚀缺少相关研究。

本文对电子元器件的盐雾腐蚀进行分
析探讨，对其腐蚀机理及防护提出建议。

二、电子元器件盐雾腐蚀概述
2.1、盐雾试验简介
盐是最常见的化合物之一，海洋，地表、河流都能发现盐。

盐雾是自然界中
的强电解质，其中NaCl 占电解质的77.8 %，电导很大，盐雾中的氯离子具有很
强的穿透性，同时氯离子具有很小的水合能，容易吸附在金属表面，取代金属的
氧化层中的氧，使金属受到破坏。

盐雾溶液也会增加金属内部构成微电池的机会，加速电化学腐蚀。

因此物品想避免暴露在盐雾环境下是相当困难的，同时盐也是
最容易得到的化合物之一，成本低廉，因此盐雾试验作为金属抗腐蚀的常规试验
广泛应用在金属材料领域。

2.2、电子元器件盐雾腐蚀情况
电子元器件普遍体积小，被盐雾腐蚀后生锈处不容易被发现，但是在通电环
境下生锈的元器件会造成产品性能降低甚至失效。

因此元器件的盐雾腐蚀应当予
以重视。

电子元器件的结构各异，金属在引脚、外壳的某部分或者元器件内部均有分布，但是大量试验数据表明，元器件本体都众多的防腐蚀措施，如大塑料封装、
环氧树脂外套、密封设计等，盐雾基本不会腐蚀本体，90 %的腐蚀集中在引脚上。

2.3、电子元器件与金属板材盐雾腐蚀的区别
现阶段市场上针对板材盐雾腐蚀的标准、研究并不能直接应用到电子元器件上，一个很重要的原因在于它们的基材、镀层材料不同。

基材为组成金属材料的
主要成分，占总体的90%，其余10%为镀层，覆盖在基材上，主要作用是保护基
材不被盐雾腐蚀。

若镀层金属比基材金属更活泼，则镀层称为阳极性镀层，反之是阴极性镀层。

如下是常见金属的活泼性排序：钾＞钙＞钠＞镁＞铝＞铍＞锰＞锌＞铁＞钴＞镍
＞锡＞铅＞(氢)＞铜＞汞＞银＞铂＞金，从金属活泼性上可以看出来若更活泼的
材料做镀层，那么就一定是阳极性镀层。

板材的镀层基本为镀锌，有机酸环境下的铁制品表面镀锡，因此在盐雾环境
下镀层锌为阳极性镀层，当形成腐蚀微电池时，作为阳极的镀层金属优先被腐蚀，只要镀层还在，即便不完整基材作为阴极也不会受到腐蚀，可以起到有效保护。

然而电子元器件引脚大多使用CP线，以低碳钢为芯线，其外表顺次镀覆铜、锡
的复合线材，铜层主要起到传导弱电信号的作用所以非常薄，因此CP线可以看
做是铁镀锡。

从上面的金属活泼次序我们可以知道锡对于铁来说是阴极性镀层，
只有在它完整无缺时，才对基体金属起保护作用。

否则镀层一旦破损就会形成腐
蚀微电池，首先腐蚀的是作为阳极的基材金属，这是和板材腐蚀最大的区别。

还
有其他不同材质的引脚，如铜镀锡、磷青铜镀锡、铜镀镍、不锈钢等，因此对电
子元器件盐雾试验的研究，很大程度上就是对其镀层、基材的研究。

三、试验部分
3.1、试验材料及样品处理
试验样品取自控制器上常见的外观合格电子元器件，如电容、电阻、二极管、电感、电磁继电器、高频变压器等。

将元器件固定贴在试验板上，分析各个样品
引脚以及其它金属部分材料，进行如下对比试验，观察对盐雾试验的影响：试验板不同放置方式：悬挂放置、试验板与竖直平面呈30°角放置；
引脚朝向：引脚平行地面放置、引脚垂直地面放置；
不同试验时间：12 h、24 h、36 h、48 h、72 h 、96 h。

其中试验板放置方式与引脚朝向交叉组合进行试验。

3.2、试验设备
标准盐雾试验箱、喷雾装置、5 %的NaCl溶液。

四、结果分析
4.1、镀层材料耐盐雾腐蚀程度分析
通过试验发现，CP线若镀层完整的包裹基材，没有出现缝隙、镀层缺少等问
题时可以承受96 h盐雾腐蚀，但是电子元器件无法做到，因为元器件在生产过
程中会有切脚的工艺，将长长的CP线切成数段，再与本体固定。

在切脚截面处
基材没有锡层保护暴露在空气中，通常腐蚀会从切面开始，在24 h后产生红锈
并向上蔓延，到96 h时可达4~6 mm。

铜镀锡也是元器件引脚较为常见的组合，典型的元器件为电阻，同样有切脚
的问题，但是对铜基材来说锡为阳极性镀层，发生原电池反应生成灰白色氯化物
氯化亚锡，直到锡完全被腐蚀干净后才会生成铜绿，可以满足48 h盐雾腐蚀。

磷青铜镀锡是电感、高频变压器引脚所用的材料，磷青铜是比铜耐腐蚀性更
为优良的材料，非常可靠，不易生成铜绿，可以满足72 h盐雾腐蚀。

304不锈钢为少数元器件的引脚材料，如金电容、编码开关等，耐腐蚀特性
非常好，完全可以满足96 h的盐雾要求。

纯铜会作为元器件的一部分存在，如电磁继电器的插片在盐雾中表现并不理想，完全裸露的纯铜不到24 h就会出现明显铜绿。

4.2、放置角度对耐盐雾腐蚀情况分析
样品的放置角度对盐雾试验的结果有明显的影响。

盐雾的沉降方向是接近垂
直方向的，样品水平放置时，它的投影面积最大，样品表面承受的盐雾量也最多，最符合国标中的要求。

研究结果表明，试验板与竖直平面呈30°角放置同时引脚
平行地面时是最佳放置方式，其余的试验板悬挂放置、引脚垂直放置都会导致试
验结果不一致，因为元器件的结构并非平面，非最佳方式都会造成局部盐水累积，试验后锈渍不易洗掉，影响试验结果。

五、结语
本文对不同元器件的耐盐雾蚀性能进行评估，对放置方式、放置角度、镀层
基材以及试验时间这几个维度进行比较，试验结果表明试验板与竖直平面呈30°
角放置同时引脚平行地面时最不容易造成盐水累积，是最佳放置方式，同时引脚
需要悬空，不能与其他任何金属接触。

对于有切脚的元器件，切面对试验结果的
影响是不可避免的，建议对切面进行保护处理后再进行试验，如封蜡、镀锡等。

结合成本、可焊性以及耐腐蚀性多个方面考虑，最佳的引脚材料为磷青铜镀锡。

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