電子產品的防腐蝕設計課件

2004,年,12,月,18,日,電子產品（設備）結構設計與制造工藝,電子產品（設備）結構設計與制造工藝,2004,年,12,月,18,日,電子產品（設備）結構設計與制造工藝2004年12月18日,第二章 電子產品的防腐蝕設計,2.1,概述,一、腐蝕效應,1,、腐蝕的概念,材料受環(huán)境介質的化學作用而發(fā)生性能下降、狀態(tài)改變、甚至損壞變質的現象。,2,、腐蝕的分類,根據被腐蝕材料的種類，可分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕兩大類。,金屬腐蝕：金屬與周圍環(huán)境介質之間發(fā)生化學或電化學作用而引起的破壞或變質現象。,按照腐蝕的機理分類，可分為化學腐蝕、電化學腐蝕和物理腐蝕?；瘜W腐蝕主要為金屬在無水的液體和氣體以及在干燥的氣體中的腐蝕。物理腐蝕是指金屬由于單純的物理溶解作用而引起的破壞，金屬與熔融液態(tài)金屬接觸引起的金屬溶解或開裂就屬于物理腐蝕。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計2.1概述2004年12月1,第二章 電子產品的防腐蝕設計,電化學腐蝕是金屬與電解液發(fā)生作用所產生的腐蝕。其特征是腐蝕過程中有電流產生，在金屬表面上有隔離的陽極區(qū)和陰極區(qū)，被腐蝕的是陽極區(qū)。電化學腐蝕的現象與原電池作用相似。,非金屬材料在化學介質或化學介質與其他因素（如應力、光、熱等）共同作用下，因變質而喪失使用性能稱為非金屬材料腐蝕。電子設備使用的非金屬材料，以有機高分子材料為最廣泛，如塑料、涂料、薄膜、絕緣材料等。高分子材料腐蝕的主要形式有老化、化學裂解、溶脹和溶解、應力開裂等。,由于生物活動而引起材料變質破壞的現象通常稱為生物腐蝕，其中由于霉菌和其他微生物引起的腐蝕也稱為霉腐或霉變。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計 電化學腐蝕是金屬,第二章 電子產品的防腐蝕設計,二、腐蝕性環(huán)境因素,凡是能夠作為腐蝕介質引起材料腐蝕的環(huán)境因素，都可稱之為腐蝕性環(huán)境因素，主要有以下幾種：,水分。,氧和臭氧。,溫度。,腐蝕性氣體。,鹽霧。,沙和灰塵。,太陽輻射。,微生物等動物。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計二、腐蝕性環(huán)境因素2004年,第二章 電子產品的防腐蝕設計,三、防腐蝕設計的基本要求,1,、在防腐蝕設計時，應該考慮的主要因素有：,電子設備可能遭遇的環(huán)境條件及主要的腐蝕性環(huán)境因素；,對腐蝕損壞最敏感的部位（包括元器件、零部件和材料）；,要求保護的程度（臨時性防護、可更換零件防護、高穩(wěn)定性永久性防護等）以及允許采用的防護手段。,2,、防止電子設備腐蝕損壞的基本方法有以下幾種：,采用高耐蝕性材料；,消除或削弱環(huán)境中的腐蝕性因素；,對不耐蝕材料進行耐蝕性表面處理；,防腐蝕結構設計；,電化學保護；,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計三、防腐蝕設計的基本要求 2,第二章 電子產品的防腐蝕設計,2,2,潮濕及生物危害的防護,一、潮濕的防護,1,、潮濕的危害,對設備機械性能的危害,對設備電氣性能的影響,2,、吸濕機理,吸附,物體表面分子對水分子具有吸引力，水分子就會吸附到物體 表面上，形成一層水膜。,凝露,當物體表面溫度低于周圍空氣的露點溫度時，空氣中的水蒸汽便會在物體表面上凝結成水珠，形成一層很厚的水膜。,擴散,由于物體本身和周圍環(huán)境的水汽壓力差較大，水分子在壓力差的作用下，向物體內部擴散，使水分子進入物體內部。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計22 潮濕及生物危害的防,第二章 電子產品的防腐蝕設計,吸收,有些材料本身具有縫隙和毛細孔，材料表面的水分子由于毛細作用，進入材料內部。,3,、防潮濕措施,防潮濕措施首先是合理地選用材料，在滿足結構強度，性能要求和經濟性的情況下，應采用耐腐蝕、耐濕、化學性能穩(wěn)定的材料，同時采取表面憎水處理、浸漬、灌封、密封等方法。,在正常氣候條件下為了提高某些非金屬材料、纖維材料和線圈類元器件的防潮能力、耐熱能力、抗電強度以及機械強度等，可采用憎水處理、蘸漬、浸漬處理和灌封處理。對于金屬材料的防潮，則多采用表面覆蓋。,憎水處理和蘸漬處理多用來作為其他防潮處理后的輔助處理，以進一步加強其防潮性能。,浸漬和灌封處理應根據使用條件和要求選擇適當的浸漬、灌封材料。,密封措施主要用于惡劣的氣候條件。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計吸收 有些材料本身具有,第二章 電子產品的防腐蝕設計,二、生物危害的防護,1,、霉菌的滋生條件,微生物（菌體）的存在,合適的環(huán)境條件：溫度（,20-30,）、濕度（,65,）、,PH,值,霉菌生長所需要的營養(yǎng)物質：非金屬材料,2,、防霉措施,控制環(huán)境條件,選用抗霉材料,進行防霉處理,3,、其它生物的危害及防護,其它生物：昆蟲、小動物等,危害：咬壞器件及導線、其排泄物,防護：對散熱孔、進出線孔等作處理,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計二、生物危害的防護2004年,第二章 電子產品的防腐蝕設計,2,3,金屬腐蝕機理,一、定義（見,2.1,）,二、金屬腐蝕的分類,按照腐蝕作用發(fā)生的機理，金屬腐蝕可以分為化學腐蝕與電化學腐蝕兩類。,電化學腐蝕是金屬與電解液發(fā)生作用所產生的腐蝕。其特征是腐蝕過程中有電流產生，在金屬表面上有隔離的陽極區(qū)和陰極區(qū)，被腐蝕的是陽極區(qū)。電化學腐蝕的現象與原電池作用相似。,腐蝕電池分為宏觀腐蝕電池和微觀腐蝕電池兩大類。,（,1,）、宏觀腐蝕電池。通常是指由肉眼可見的電極所構成的腐蝕電池，電池的陰極區(qū)和陽極區(qū)往往保持長時間的穩(wěn)定，因而導致明顯的局部腐蝕。宏觀腐蝕電池有以下幾種。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計23 金屬腐蝕機理200,第二章 電子產品的防腐蝕設計,異種金屬接觸電池,即不同金屬在同一電解液中相接觸構成的腐蝕電池。,濃差電池,即同一種金屬浸入不同濃度的電解液中形成的腐蝕電池。,溫差腐蝕電池,金屬浸入電解質溶液中各部分由于溫度不同而具有不同的電位，因而稀處腐蝕電池。,（,2,）、微觀腐蝕電池。由于金屬表面存在電化學不均勻性，使金屬表面出現許多微小的電極，從而構成各種各樣的微小的腐蝕電池，簡稱微電池。,金屬表面化學成分的不均勻性引起的微電池,。金屬表面的雜質以微電極的形式與基體金屬構成的許多短路的微電池。,金屬組織不均勻性構成的微電池,。金屬晶界的電位通常比晶粒內部的電位低，成為微電池的陽極，腐蝕首先從晶界開始。,金屬物理狀態(tài)不均勻性引起的微電池。,金屬各部分變形不均勻，或應力不均勻，都可引起局部微電池。,金屬表面膜不完整引起的微電池。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計異種金屬接觸電池 即不同,第二章 電子產品的防腐蝕設計,三、金屬腐蝕的破壞形式,全面腐蝕,分布整個表面上，可以均勻或不均勻,局部腐蝕,集中在某一定區(qū)域，斑狀腐蝕、陷坑腐蝕、點腐蝕等。,局部腐蝕比全面腐蝕的危害更大，,具有較大的隱蔽性,。,四、金屬腐蝕的危害,1,、機械性能,力學性能變壞，甚至失效,使傳動系統(tǒng)的精度降低，配合性質發(fā)生改變,2,、電氣性能,導電性能降低，接觸不良,電磁元器件的參數發(fā)生變化,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計三、金屬腐蝕的破壞形式200,第二章 電子產品的防腐蝕設計,2,4,金屬的防腐蝕設計,一、選擇耐蝕材料,1,選材應遵循的原則,由于材料的使用還涉及到設備性能或零部件的功能所要求的物理、化學、機械、電氣特性，以及其加工性能和經濟性等，因此必須綜合考慮。僅從防腐蝕角度出發(fā)，選材應遵循下列原則：,環(huán)境因素和腐蝕介質是選材必須明確的條件。,根據對保護程度的要求選材。,選材時應考慮與之相應的防腐措施。,應注意材料的兼容性。,應考慮材料的加工性能、焊接性能，注意其加工后是否會降低抗腐蝕性能。,在某些場合可考慮用非金屬代替金屬材料，如塑料、橡膠、陶瓷、玻璃等，只要使用得當，都可成為設備的防腐材料。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計24 金屬的防腐蝕設計2,第二章 電子產品的防腐蝕設計,2,大氣環(huán)境中的選材,鑄鐵、普通碳鋼、低合金鋼可以用金屬鍍層或油漆涂覆層加以保護。,鋁及鋁合金采用電化學氧化處理或化學氧化處理。鑄造鋁合金采用油漆涂層保護。,銅及銅合金在大氣中容易變色。當變色會影響其導電性能或外觀要求時，可以根據不同的使用條件和使用要求，采用光亮酸洗、鈍化處理、金屬鍍層或油漆層加以保護。,鋅合金制造的零件，可以采用磷化、鈍化、金屬鍍層或油漆層防護。,鎂合金制造的零件，可以采用陽極氧化或化學處理并涂覆油漆層保護。,3,海水腐蝕環(huán)境中的選材,對大型海洋工程結構，通常采用價格低廉、制造方便的低碳鋼和普通低合金鋼，并輔之以涂料和陰極保護措施。對強度要求高的可采用低合金高強度鋼。,環(huán)境腐蝕條件比較苛刻，普通鋼鐵材料難以滿足防腐蝕要求，材料用量又不很大時，應采用高耐蝕材料，如耐海水不銹鋼、銅合金、鎳基合金和鈦合金。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計2大氣環(huán)境中的選材2004,第二章 電子產品的防腐蝕設計,二、防腐蝕覆蓋層,金屬材料的表面防腐蝕覆蓋層主要有金屬鍍層、金屬表面化學處理和有機覆蓋層等三種。,1,、金屬鍍層,（,1,）金屬鍍層的分類,主要用來防止金屬制品腐蝕的防護性鍍層。,不但能防止腐蝕，而且能賦予金屬制品某種經久不變的光澤外觀的防護,裝飾性鍍層。,導電性鍍層。如鍍銀，用來提高零件表面的導電性能。,其他鍍層。如磁性鍍層，耐磨和減摩鍍層等。,根據鍍層與基體金屬之間的電化學關系，又可分為下列兩種：,如果鍍層金屬的電位比基體金屬的電位低，當鍍層有缺陷（針孔、劃傷等）而與基體金屬形成微電池時，鍍層將作為陽極，對基體金屬（陰極）起電化學保護作用，這類鍍層叫做陽極鍍層。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計二、防腐蝕覆蓋層2004年1,第二章 電子產品的防腐蝕設計,如果鍍層金屬的電位比基體金屬電位高，則叫做陰極鍍層。顯然，陰極鍍層當它完整無缺時，對基體金屬也有機械保護作用，但鍍層破損后，則會加速基體金屬的腐蝕。,獲得金屬鍍層的方法有：電鍍、化學鍍、熱噴鍍、熱浸鍍、熱滲鍍、真空鍍等。,（,2,）常用金屬鍍層,為達到保護基體的目的，金屬鍍層應滿足的要求是：鍍層金屬在環(huán)境介質中耐蝕性良好；與基體金屬結合牢固；有良好的機械物理性能；鍍層完整，空隙小；有一定厚度和均勻性。,鋼鐵材料常用的鍍層有：鍍鋅、鍍鎘、鍍鉻、鍍鎳、鍍錫鉛合金、鍍銅等。,常用金屬鍍層的特性、用途和選用可查相關手冊。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計如果鍍層金屬的電位比基體金屬,第二章 電子產品的防腐蝕設計,2,金屬表面化學處理,金屬表面化學處理是利用化學或電化學的方法使金屬表面生成某種化合物而形成覆蓋層（化學轉化膜），以達到防腐蝕的目的。,發(fā)蘭（發(fā)黑）,在鋼鐵零件上用化學方法形成一層氧化膜的過程稱為發(fā)蘭。氧化膜主要由磁性氧化鐵（,Fe3O4,）組成，呈黑色和深蘭黑色故又稱為發(fā)黑，其光澤美觀，有較大的彈性和潤滑性，但厚度較薄，抗蝕能力差。,磷化處理,將鋼鐵零件放入磷酸鹽溶液中進行浸泡，使零件表面形成一層磷酸鹽膜的過程稱為磷化處理。,鈍化處理,將金屬零件放入以鉻酸或重鉻酸鹽為主要成份的鈍化溶液中進行處理，使零件表面形成一層穩(wěn)定性較高的鉻酸鹽膜（稱鈍化膜）的過程稱為鈍化處理。,氧化處理,氧化處理多用于鋁及鋁合金，銅及銅合金。氧化處理有化學氧化和電化學氧化兩種。,2004,年,12,月,18,日,第二章 電子產品的防腐蝕設計2金屬表面化學處理2004,第二章 電子產品的防腐蝕設計,3,有機覆蓋層,有機覆蓋層也稱有機涂層，是由有機成膜物質構成的覆蓋層，包括涂料、塑料、橡膠和瀝青涂層等。,涂料涂覆,涂料（過去稱油漆）涂覆是一種對金屬和非金屬制品進行防腐蝕和裝飾的最簡單的方法。在電子設備中應用最廣泛。由于涂料涂覆層的耐磨性較差且較厚，所以，涂料涂覆主要用于機械作用不大、沒有摩擦、公差要求不高、不焊接的