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1、电子设备金属腐蚀机理2. 3.1金属腐蚀的定义金属材料的腐蚀现象都是在外界腐蚀介质的存在下而 发生的。因此，金属材料与外界腐蚀介质发生作用（化学的 或电化学的作用）而破坏的现象称为金属腐蚀。金属腐蚀都 是从与介质相接触的表面开始，再向金属内部或表面其他部 分扩展。发生腐蚀后，金属不再作为元素，而是变成了某种 化合物，从而失去了作为为金属材料的宝贵性能。金属腐蚀是一种化学性损坏，单纯的机械作用造成金属 的物理性破坏，不能叫作金属腐蚀。但是，有时腐蚀介质与 机械因素会同时作用，两者可以互相促进，加速金属的破坏， 例如，金属零件在交变应力与腐蚀介质共同作用下发生疲劳 损坏（称为腐蚀疲劳）时，其疲劳强
2、度比在空气中的疲劳强度低得多。表征金属材料对某种腐蚀介质的抵抗能力通常用金属 材料的耐蚀性来表示，金属材料的耐蚀性并非恒定的指标， 而是随金属材料和腐蚀介质的种类及其他条件（如温度、湿 度、应力、表面状态等）不同而异。一种金属在某种腐蚀介 质中不发生腐蚀，称其耐蚀；对于即使存在发生腐蚀的可能 性，但腐蚀速度极其缓慢的材料，也可看作是耐蚀的。2. 3. 2.金属腐蚀的分类按照腐蚀作用发生的机理，金属腐蚀可以分为化学腐蚀 与电化学腐蚀两类。化学腐蚀是金属与腐蚀介质直接进行化学反应，是没有 电流产生的腐蚀过程。如果从腐蚀过程进行时的条件来考 虑，化学腐蚀是在非电介质溶液或干燥气体作用下金属发生 的腐
3、蚀。电化学腐蚀是金属与电解液发生作用所产生的腐蚀。其 特征是腐蚀过程中有电流产生，在金属表面上有隔离的阳极 区和阴极区，被腐蚀的是阳极区。电化学腐蚀的现象与原电 池作用相似。在电化学中，通常规定发生氧化反应的电极称为阳极； 发生还原反应的电极称为阴极。因此，在原电池中电位较高 的正极是阴极，电位较低的负极是阳极。根据组成腐蚀电池的电极尺寸大小及阴、阳极区分布随 时间的稳定性，并考虑到促使形成腐蚀电池的影响因素和腐 蚀破坏的特征，一般可将腐蚀电池分为宏观腐蚀电池和微观 腐蚀电池两大类。（1 ）、宏观腐蚀电池。通常是指由肉眼可见的电极所构 成的腐蚀电池，电池的阴极区和阳极区往往保持长时间的稳 定，
4、因而导致明显的局部腐蚀。宏观腐蚀电池有以下几种。异种金属接触电池。即不同金属在同一电解液中相接 触构成的腐蚀电池。浓差电池。即同一种金属浸入不同浓度的电解液中形 成的腐蚀电池。金属的电极电位与金属离子的浓度有 关，当金属与含有不同浓度的该金属离子的溶液接触 时，浓度稀处，金属电位较负；浓度高处，金属电位 较正，从而稀处金属离子浓差腐蚀电池。温差腐蚀电池。金属浸入电解质溶液中各部分由于温 度不同而具有不同的电位，因而稀处腐蚀电池。（2）、微观腐蚀电池。由于金属表面存在电化学不均匀 性，使金属表面出现许多微小的电极，从而构成各种各 样的微小的腐蚀电池，简称微电池。金属表面化学成分的不均匀性引起的微
5、电池。金属表 面的杂质以微电极的形式与基体金属构成的许多短路 的微电池。金属组织不均匀性构成的微电池。金属晶界的电位通 常比晶粒内部的电位低，成为微电池的阳极，腐蚀首 先从晶界开始。金属物理状态不均匀性引起的微电池。金属各部分变 形不均匀，或应力不均匀，都可引起局部微电池。通 常变形较大或受应力较大部分为阳极。金属表面膜不完整引起的微电池。金属表面钝化膜或 其他具有电子导电性的膜或涂层，由于存在孔隙或破 损，该处的基体金属通常比表面膜的电位负，形成膜孔电池。2. 3. 3.金属腐蚀的破坏形式金属腐蚀的破坏形式有全面腐蚀及局部腐蚀两种类型。 如果腐蚀分布在金属整个表面上，则称为全面腐蚀，全面腐
6、蚀可以是均匀的或是不均匀的。如果腐蚀是集中在某一定区 域而表面上的其它部分却几乎未遭受腐蚀，则称为局部腐 蚀。局部腐蚀又可分为斑状腐蚀、陷坑腐蚀、点腐蚀、晶间 腐蚀、穿晶腐蚀和表面下腐蚀、选择腐蚀等。金属究竟发生 哪种类型的腐蚀，决定于金属与环境的各种因素的综合作 用。全面腐蚀对金属构件本身破坏程度较小，但对具有表面 装饰性的金属和金属镀层，或是在利用金属表面性质的情况 下，这种腐蚀是最应避免的。 局部腐蚀比全面腐蚀危害更大， 因为往往在损失的金属量不大的情况下造成非常严重的机 械性能的损坏，而且具有较大的隐蔽性。2. 3. 4.金属腐蚀对电子设备的危害性金属腐蚀的发生，必然影响到金属零部件、元器件的电 性能，机械性能和防护性能，造成各种开关及接触件的接触 不良，机械传动系统的精度降低；固定件的强度减弱；电磁 元器件的参数改变等不良后果，同时，腐蚀产物还有可能造 成电气上的短路、绝缘材料漏电而降低介质的电性能等，严 重地影响了电子设备的性能参数，降低使用寿命，甚至使设 备损坏。此外金属腐蚀还使得设备的维修、零件更换的次数 增加，以及为采取防腐蚀措施而增加生产工序等间接损失 实践证明，在热带、海洋、化工、工业气体等腐蚀性强 的环境中，电子设备中的金属腐蚀极为严重。因此，做好防 腐设计是保证电子设备具有高度可靠性的重要环节。