稀H_2SO_4液滴对PCB初期腐蚀行为的影响

采用交流阻抗谱(EIS)和扫描Kelvin探针(SKP)技术研究4种表面工艺处理印制电路板(PCB)试样在不同pH值稀H2SO4液滴下的腐蚀行为,通过体视学显微镜和扫描电镜结合能谱对PCB上液滴扩展和腐蚀行为进行观察分析。结果表明:覆铜板(PCB-Cu)在液滴作用下发生全面腐蚀;无电镀镍金处理电路板(PCB-ENIG)主要为微孔腐蚀,腐蚀微孔数目由液滴边缘向液滴中心区域逐渐递减,而化学浸银处理电路板(PCB-ImAg)的腐蚀仅局限于液滴边缘,两者基底金属均发生了不同程度的腐蚀;热风整平无铅喷锡板(PCB-HASL)的腐蚀最轻微。结合EIS和SKP分析表明:稀H2SO4能够活化液滴作用区域,增大试样表面电位差,从而促进试样腐蚀;整体上,PCB-ENIG试样的耐蚀防护性能略优于PCB-ImAg试样的,PCB-HASL的最优。     

霉菌环境下喷锡处理印制电路板的腐蚀行为

采用扫描Kelvin探针测试技术研究喷锡处理(Hot air solder level,HASL)印制电路板(Printed circuit board,PCB)在霉菌环境下的腐蚀行为;采用通过体视学显微镜、扫描电镜和能谱分析对印制电路板的霉菌生长和腐蚀情况进行观察和分析。扫描电镜和能谱结果表明,在湿热环境下,绳状青霉在喷锡处理PCB表面具有优先生长特性,表现为簇状菌丝体交织覆盖。PCB表面腐蚀产物脱落,出现漏铜现象。扫描Kelvin探针结果分析表明,喷锡处理PCB表面霉菌菌落区域作为腐蚀电池的阴极受到保护,而菌落边缘区域作为阳极发生腐蚀;扫描Kelvin探针测试技术可以用来表征霉菌环境下的印制电路板腐蚀行为,表征微区电极反应类型和腐蚀进程。     

不同强度恒定磁场下杂色曲霉对PCB-Cu腐蚀行为的影响

目的 研究不同强度恒定磁场下杂色曲霉对PCB-Cu的腐蚀行为与机理.方法 对PCB-Cu试样表面喷涂孢子悬浮液,沿垂直于试样表面方向分别施加不同恒定强度的磁场.采用3D共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、拉曼光谱仪,研究杂色曲霉的生长状况,分析表面腐蚀形态和产物组成.采用扫描开尔文探针(SKP)测试分析PCB-Cu上的表面电势变化.结果 通过观察表面形貌可以明显看出,无磁场组霉菌生命活动更旺盛,并且磁场强度越高,对霉菌生长的抑制作用越强,这使得霉菌孢子数量减少、生长状况变差.磁场影响霉菌生长和腐蚀性离子的迁移,在恒定强度为15 mT时,出现腐蚀拐点.通过对腐蚀产物的成分进行测定,表明腐蚀产物成分存在不同,无磁场区比磁场区的O、Cl含量更高.结论 磁场主要通过影响霉菌生长对PCB-Cu的腐蚀起到抑制作用,但是磁场也会影响离子的迁移,进而加速电化学腐蚀,在磁场强度为15 mT时,腐蚀程度最轻微.无磁场的腐蚀产物主要由CuO、少量的Cu2O和铜的氯化物组成,施加磁场后,CuO和铜的氯化物成为主要腐蚀产物.     

热带雨林环境中霉菌对PCB-Cu腐蚀行为的影响

目的 研究PCB-Cu在热带雨林环境下的霉菌腐蚀行为。方法 利用平板培养法筛选出PCB表面出现频率较高的两株真菌Fusarium solani和Daldinia eschscholtzii。利用干重法研究Cu2+对其生理活性的影响,利用扫描电子显电镜观测PCB-Cu表面的生物成膜情况,并利用动电位极化曲线研究其腐蚀电化学行为。 结果 两株真菌在6天时,均能在PCB-Cu表面形成生物膜,且在菌丝密集处,出现腐蚀产物的堆积。同时,薄液膜内Cu2+浓度的升高能抑制菌体的繁殖。相比于无菌组,两株菌株均能够在前期抑制PCB-Cu自腐蚀电位Ecorr的升高,在后期抑制PCB-Cu自腐蚀电位Ecorr的降低。结论 霉菌孢子接种到PCB-Cu表面后,由于初期PCB-Cu表面薄液膜中的Cu2+含量较少,对菌体的抑制作用较低,因此菌体活性较好,其分泌物抑制了PCB-Cu表面氧化膜的生成,从而在初期促进了PCB-Cu的腐蚀。但随着腐蚀反应的进行,PCB-Cu表面薄液膜中Cu2+浓度逐渐升高,菌体的活性受到抑制,因此腐蚀性分泌物含量下降,而此时附着在PCB-Cu表面的生物膜对基体起到了保护作用,从而开始抑制腐蚀。     

加速腐蚀试验下PCB-ENIG的腐蚀电化学行为

目的 针对化学镀镍金印制电路板(PCB-ENIG,Electroless Nickel Immersion Gold Printed Circuit Board)模拟舰载机服役的海洋大气环境,研究其腐蚀电化学行为.方法 基于实测的环境数据,编制适用于电子设备的加速腐蚀试验环境谱,在实验室条件下开展加速腐蚀试验研究.采用电化学工作站定期测试分析试样的电化学阻抗谱,以电荷转移电阻Rct的倒数(1/Rct)为腐蚀速率表征参数,分析其宏观电化学行为.采用扫描Kelvin探针技术(SKP)定期测试试样表面伏打电位分布特征,以电位均值μ和标准差σ等参数表征微区电化学特性.结果 第0～1周期,电荷转移电阻Rct由217.43 k?·cm2增至283.41 k?·cm2,腐蚀速率小幅度降低,主要发生微孔腐蚀.第1～4周期,随着腐蚀周期的延长,微孔表面附着的腐蚀产物出现龟裂、剥落等现象,对腐蚀介质的阻挡作用减弱,阻抗弧半径不断减小,腐蚀速率不断增大;第4周期,Rct达到最小,仅为44.62 k?·cm2,腐蚀速率达到最大,表面伏打电位均值μ降至?381.37 mV,σ增至55.52,呈现明显的阴阳极,腐蚀倾向较大.第5～7周期,腐蚀加重,表面腐蚀产物不断积聚,形成一层较厚的腐蚀产物层,腐蚀速率不断减小;第7周期,电荷转移电阻达到最大,为311.31 k?·cm2,表面电位均值升至?256.45 mV,电位标准差较大,电位分布较为分散,说明腐蚀产物的积聚会降低腐蚀速率.结论 不同腐蚀周期,PCB-ENIG试样表面微区Kelvin电位服从正态分布;随着加速腐蚀时间的增长,PCB-ENIG腐蚀速率呈减小-增大-减小的变化规律.     

原位研究PCB-ENIG在吸附薄液膜下的大气腐蚀行为（英文）

通过阴极极化曲线、交流阻抗谱以及SEM、XPS,原位研究了相对湿度对无电镀镍金印制电路板(PCB-ENIG)在吸附薄液膜下的影响机制。结果表明:PCB-ENIG板在薄液膜下的阴极过程主要包括O_2、腐蚀产物和H_2O的还原过程。阴极电流密度随相对湿度的增加而增加,并且均小于溶液中阴极电流密度,表明扩散过程并不是阴极氧化还原过程的控制步骤。极化电位较负时,75%和85%相对湿度下的阴极极化电流密度逐渐减小。随着腐蚀产物的增加,试验后期腐蚀过程由阳极过程控制。     

水置换型缓蚀剂对印制电路板腐蚀行为的影响及作用机理

目的 研究Super CORR-A水置换型缓蚀剂对典型印制电路板腐蚀行为的影响及其作用机理.方法 基于实测的舰载机电子设备舱环境数据,考虑印制电路板腐蚀敏感的湿热、盐雾和酸性大气等因素,编制了加速腐蚀试验环境谱,针对喷涂和未喷涂缓蚀剂的无铅喷锡印制电路板开展了14个周期的加速腐蚀试验,以宏观和微观腐蚀形貌、腐蚀损伤尺寸、接触电阻以及绝缘电阻为指标参数,表征了印制电路板腐蚀行为,分析了缓蚀剂对印制电路板腐蚀行为的影响,运用扫描Kelvin探针技术和红外光谱技术揭示了缓蚀剂腐蚀防护作用机理.结果 未腐蚀时,缓蚀剂使得印制电路板接触电阻增大0.077％～0.224％,绝缘电阻降低1.99％～4.21％,缓蚀剂对其电气性能影响很小.对于未喷涂缓蚀剂的印制电路板,第3周期,呈典型局部腐蚀现象,焊盘有1/3的面积发生腐蚀;第5周期,发生明显的均匀腐蚀,焊盘80％的面积发生腐蚀;第14周期,基材全部失去原有的光泽度,焊盘完全腐蚀,表面覆盖有一层较厚的腐蚀产物,通孔被红棕色腐蚀产物覆盖.对于喷涂缓蚀剂的印制电路板,腐蚀程度明显较轻,第14周期,插接件出现轻微的腐蚀,内部附着有浅绿色腐蚀产物.第14周期,喷涂缓蚀剂的印制电路板焊盘最大腐蚀深度和宽度分别为未喷涂缓蚀剂试样的52.5％和24.3％.第0～5周期,喷涂和未喷涂缓蚀剂印制电路板接触电阻差值较小;第5～14周期,喷涂和未喷涂缓蚀剂的印制电路板接触电阻差值逐渐增大,第14周期时,缓蚀剂使得印制电路板接触电阻变化量降低了57.20％～82.87％.第14周期,喷涂缓蚀剂印制电路板绝缘电阻大于12.5 G?,仍具有较高的绝缘性能;而未喷涂缓蚀剂的印制电路板绝缘电阻变化幅度较大,降低了2个数量级,仅为0.66～1.75 G?,基本达到失效状态.结论 Super CORR-A缓蚀剂对印制电路板初始电气性能的影响很小,缓蚀剂中含有多种官能团,具有良好的水置换能力、渗透能力和成膜能力,能有效抑制和减缓印制电路板的腐蚀,可以有效延长其使用寿命.     

吸附薄液膜下PCB-ImAg和PCB-HASL电化学迁移腐蚀行为与机理（英文）

采用体视学显微镜和扫描电镜(SEM)结合X射线能谱分析(EDS)研究不同厚度0.1 mol/LNa_2SO_4薄液膜下浸银处理电路板(PCB-ImAg)和无电镀镍金处理电路版(PCB-ENIG)的电化学迁移行为与机理结合交流阻抗谱(EIS)和扫描Kelvin探针技术(SKP)对电偏压作用后PCB金属极板的腐蚀倾向和动力学规律进行分析。研究结果表明,经电偏压作用后,在不同湿度条件下,PCB-ImAg板上银的迁移腐蚀产物数量极为有限,而在高湿度条件下(85%)下,PCB-HASL两电极间同时发现了铜枝晶以及铜/锡的硫酸盐、金属氧化物等沉积物。SKP结果表明,阴极板表面电位明显低于阳极板表面电位,具有较高的腐蚀倾向。建立电偏压作用下PCB电化学迁移腐蚀反应机理模型,并对两种电路板电化学迁移行为差异进行比较。     

热带雨林环境中典型霉菌对PCB-HASL腐蚀行为的影响

目的探究热带雨林环境中典型霉菌作用下PCB-HASL的腐蚀机制。方法将PCB-HASL试样灭菌后放入机箱,置于西双版纳户外进行2年的暴露试验,经不同周期取回,分析观察试样表面腐蚀情况。将筛选出的典型霉菌孢子液喷洒在无菌试样上,置于湿热环境中,通过激光共聚焦显微镜(3D LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析试样表面形貌和成分,并观察霉菌的生长情况,使用电化学工作站及扫描开尔文探针(SKP)对PCB-HASL表面不同周期霉菌作用下的腐蚀电位进行分析。结果随着户外暴露周期的增加,PCB-HASL表面腐蚀面积逐渐增加,表面伏打电位先上升后下降。EDS能谱分析结果表明,腐蚀产物中主要含Sn 58.88%,O 30.93%,腐蚀产物主要为Sn的氧化物。木贼镰孢菌(Fusarium equiseti)和光轮层炭壳菌(Daldinia eschscholtzii)覆盖区域腐蚀程度严重,腐皮镰刀菌(Fusarium solani)菌丝生长旺盛,中期腐蚀电位明显降低,由-0.3 V降至-0.52 V。结论西双版纳热带雨林环境中对PCB-HASL腐蚀作用显著的典型霉菌为Fusarium equiseti、Daldinia eschscholtzii和Fusarium solani,在湿热环境下会造成PCB-HASL的腐蚀,其腐蚀机制主要为薄液膜下的电化学腐蚀。     

微弧氧化处理对铝合金耐霉菌腐蚀特性的影响

在2A12铝合金表面制备了微弧氧化膜层,按照国家军用标准霉菌测试方法对微弧氧化膜层的耐腐蚀性能进行了测试,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)对铝合金基体及微弧氧化膜层霉菌腐蚀前后的微观结构、相组成进行了表征。结果表明,未经过微弧氧化处理的铝合金表面有少量的霉菌生长,表面产生了一定数量的点蚀坑,长霉等级为1级。经过微弧氧化处理试样表面未发现霉菌生长,长霉等级为0级。微弧氧化处理可以有效提高铝合金表面耐霉菌腐蚀性能,扩大其应用范围。     

Effect of direct current electric field on atmospheric corrosion behavior of copper under thin electrolyte layer

A thin layer electrochemical cell was successfully developed to study the atmospheric corrosion behavior of copper film in printed circuit board (PCB-Cu) under thin electrolyte layer (TEL) and direct current electric field (DCEF) by electrochemical impedance and electrochemical noise analysis. The electrochemical measurements and SEM morphologies after corrosion test indicate that DCEF decreases the corrosion of PCB-Cu under TEL. The corrosion rate and probability of pitting corrosion of PCB-Cu under DCEF decrease due to the electric migration of aggressive Cl⁻ ion out of working electrode surface.     

The effects of temperature and electric field on atmospheric corrosion behaviour of PCB-Cu under absorbed thin electrolyte layer

The effects of temperature and electric field on atmospheric corrosion behaviour of PCB-Cu under absorbed thin electrolyte layers were investigated by cathodic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. Results indicate that the cathodic current density increases with increasing temperature, but decreases with increasing intensity of electric field. Electric field reduces the corrosion rate of PCB-Cu due to the aggressive ions migrating out from PCB-Cu electrode surface under the effect of electric field. When the ions can not freely migrate out from PCB-Cu electrode surface, local enrichment of aggressive ions under the electric field will cause serious localized corrosion of PCB-Cu.     

The effects of Cl ion concentration and relative humidity on atmospheric corrosion behaviour of PCB-Cu under adsorbed thin electrolyte layer

The effects of Cl⁻ ion concentration and relative humidity on atmospheric corrosion behaviour of PCB-Cu under adsorbed thin electrolyte layer were investigated by cathodic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy. Results indicated that the cathodic process of PCB-Cu corrosion was dominated by the reduction of oxygen and corrosion products. The cathodic current density increased with increasing relative humidity and Cl⁻ ion concentration. The corrosion rate was initially dominated by oxygen reduction, but at the later stage of corrosion, the anodic process began to affect the corrosion rate due to the accumulation of corrosion products.     

薄层液膜下直流电场对铜的腐蚀行为、氯离子迁移行为和枝晶生长的影响(英文)

采用动电位极化和表面分析技术(SEM/EDS),研究薄层液膜下直流电场对印刷电路板铜的腐蚀行为、氯离子迁移行为和枝晶生长的影响。结果表明:直流电场使铜的腐蚀减弱;氯离子在直流电场作用下由负极到正极发生定向迁移,并且富集于电场的正极,导致电场正极发生严重的局部腐蚀;枝晶生长于电场的负极,并且其速率和尺寸随着外加电压的增加和暴露时间的延长而分别加快和变大。     

时效处理对CrCoMo不锈钢耐蚀性能的影响

采用循环极化和电化学阻抗谱研究了退火状态和时效状态的CrCoMo不锈钢在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,退火态CrCoMo不锈钢经时效处理后点蚀电位负移,钝化膜保护性下降,材料的耐蚀性能降低。其原因是时效处理使得第二相沿晶界析出,材料的组织均匀性变差。     

海水环境中弧菌对45钢腐蚀行为及力学性能的影响

通过热带海洋气候条件下在海水中培养弧菌,并对比45钢在自然海水、无菌海水和弧菌海水中的腐蚀行为,研究了弧菌对45钢腐蚀行为及力学性能的影响。结果表明,弧菌可以接种于海水中大量培养至高浓度(非培养基中培养),避免了培养基成分的缓蚀作用,从而更接近碳钢的自然腐蚀状态。海水中弧菌对45钢的平均腐蚀速率及力学性能有显著的影响。弧菌能加速45钢的平均腐蚀速率,但微生物的协同作用比单种弧菌更能加速材料的平均腐蚀速率。弧菌能显著降低局部pH值,引起材料表面严重的局部腐蚀,材料表面局部腐蚀促使其在拉伸过程中应力集中而发生断裂。     

25钢在热带海洋环境下海水中的微生物腐蚀及其对力学性能的影响

通过对比25钢在热带海洋环境下自然海水和无菌海水中的平均腐蚀深度,研究微生物对碳钢腐蚀行为的影响。结果表明,海水中微生物的存在显著影响碳钢的平均腐蚀深度。浸泡时间为365 d时,在自然海水中的腐蚀深度为无菌海水中的2.6倍,产生了明显的局部腐蚀。无菌海水和自然海水腐蚀都会造成材料抗拉强度的下降,对比发现腐蚀时间较长时自然海水中材料抗拉强度下降更大,说明微生物腐蚀对材料抗拉强度有一定影响。微生物腐蚀对材料抗拉强度的影响作用,主要在于微生物的存在使材料的平均腐蚀深度增大,引起材料横截面积的减小。微生物腐蚀并不会降低退火25钢的延伸率和夏比冲击功,实验过程中未发现微生物作用下材料的氢脆现象。     

生物膜对碳钢腐蚀的影响

由江汉油由田采油厂污水中分离,提纯出来的硫酸盐还原菌菌株,采用ＡＰＩＲＰ－３８推荐使用的培养基生成生物膜,利用交流阻抗技术研究了生物膜与腐蚀之间的关系。细胞新陈代谢产物及腐蚀产生的分析借助于电子探针及气相色谱／质谱联用技术。