镀层腐蚀与防护

1天至TANTZEnvironmentalTechnologies镀层腐蚀与防护探讨主讲人：吴小明广州天至环保科技有限公司2天至TANTZEnvironmentalTechnologies镀层腐蚀与防护一、关于腐蚀二、封孔剂与镀层防护三、造成镀层腐蚀的其它因素四、微生物除油技术31、什么是腐蚀2、镀层腐蚀3、镀层微孔4、腐蚀原因天至TANTZEnvironmentalTechnologies一、关于腐蚀4天至TANTZEnvironmentalTechnologies一、腐蚀1、金属腐蚀金属受其周围环境的作用,发生变质或退化，丧失或减退其原有的性能,称为金属腐蚀。2、非金属腐蚀非金属材料亦可遭受腐蚀,如混凝土，木材，陶瓷和塑胶，这些材料的腐蚀,可能没有金属腐蚀的外观象征和重量变化，只有性质的变化。5天至TANTZEnvironmentalTechnologies造成腐蚀的介质：1)空气2)水份3)土壤4)酸类5)碱类6)盐类7)氧化剂8)不同金属接触面间9)微生物6天至TANTZEnvironmentalTechnologies手纹氧化沾污后氧化镀层常见腐蚀现象氧化变色1、面腐蚀7天至TANTZEnvironmentalTechnologies穿孔型的颜色一般为白色/黑色/绿色,有时有腐蚀产物凸显穿孔腐蚀穿孔腐蚀扩散晶须2、点腐蚀8天至TANTZEnvironmentalTechnologies切片图放大镀金层镀镍层铜基材腐蚀产物？异物？皮膜？点腐蚀切片9天至TANTZEnvironmentalTechnologies100u″镀镍层放大1000倍图片160u″镀镍层放大5000倍图片镀层表面微观状况10天至TANTZEnvironmentalTechnologies6u″（0.15um)电镀金层的一组简单统计数据：单位镀层表面微孔数相应镀层品质判定12000~18000个/cm2优异18000~30000个/cm2良好为什么说微孔率在12000~18000个/cm2的镀层是品质优异的？1cm2=1cmx1cm=10000umx10000um=400000u″x400000u″=1600亿（u″2）上述微孔率12000~18000个/cm2的数据中，为方便计算我们取中间值16000个/cm2：16000个/cm2=1个/10000000u″211天至TANTZEnvironmentalTechnologies若镀金厚度薄(30u”),镀层很容易产生针孔,环境中的湿气或微量腐蚀气体就容易透过此针孔对底层金属产生腐蚀,形成一般常见的铜绿，镍绿等外观缺陷.同时亦会形成氧化层，造成导通问题,最后导致产品NG.基底金属镀金层封孔劑镀层孔隙12天至TANTZEnvironmentalTechnologies☞金属镀层表面存在大量的微孔（成晶缺陷）。☞成晶缺陷处于“亚稳态”或“活性态”，容易被侵蚀，成为腐蚀的活性点。☞镀层微孔内残留物促进腐蚀。13天至TANTZEnvironmentalTechnologies微孔产生机理孔隙残留物Au底材Ni孔隙残留物Au底材Ni镀层表面由于金属特性及电镀制程的关系,产生不连续的金属层,此即为孔隙形成的原因.镀层孔隙形态A镀层孔隙形态B14天至TANTZEnvironmentalTechnologies微孔对镀层腐蚀的影响Au针孔Ni底材AuNi腐蚀介质Au镀金部分断面图.通过针孔的Galvanic型腐蚀，镀金层与镀镍层相接触的关系,产生电位差,发生腐蚀.15电化学腐蚀机理(GalvanicCorrosion)(a)两不相同金属,会形成电位差(potentialdifference)(b)若周围有可导电溶液(空气中湿气跑入Au孔隙中),三者会形成局部电池(c)还原电位较低的金属(Ni)会迅速被氧化(即腐蚀)(d)Au本身不参与反应,但表面上水分子产生气体天至TANTZEnvironmentalTechnologiesNiAuSO2,O2H2ONiNi2++2e-Ni+½O2NiO2H++2e-H21若沒有Au的存在,腐蚀仅是单纯的化学反应,类似放镍块在一般环境中2若沒有导电溶液,Au/Ni只是单纯的不同金属的物理扩散(溫度,压力)3当三位一体时,Galvaniceffect属电化学反应,腐蚀动作是持续直到腐蚀完为止16天至TANTZEnvironmentalTechnologies序號電位(V)1AuAu++e+1.6802AuAu3++3e+1.4983PtPt2++2e+1.2004非活性HgHg2++2e+0.8545PdPd2++2e+0.8306AgAg++e+0.79972HgHg22++2e+0.7888CuCu++e+0.5229CuCu2++2e+0.33710H22H++2e0.000(基準)11PbPb2++2e-0.12612SnSn2++2e-0.13613活性MoMo3++3e-0.20014NiNi2++2e-0.25015CoCo2++2e-0.27716TiTi++e-0.336性質電化反應序號電位(V)17InIn3++3e-0.34018CdCd2++2e-0.40319FeFe2++2e-0.44020GaGa3++3e-0.52021活性CrCr3++3e-0.74422ZnZn2++2e-0.76323MnMn2++2e-1.18024ZrZr4++4e-1.54025TiTi2++2e-1.63026AlAl3++3e-1.66227BeBe2++2e-1.85028MgMg2++2e-2.36329NaNa++e-2.71430CaCa2++2e-2.87031KK++e-2.92532LiLi++e-3.050性質電化反應常见元素的电化反应与电位表(25℃)注:表列金属元素之活性愈大,其负电位愈大,金属易于氧化,易于失去电子,亦即易于腐蚀.17天至TANTZEnvironmentalTechnologiesPtAu非活性ZrCTiAgChlorimet3(62Ni,18Cr,18Mo)HastelloyC(62Ni,17Cr,15Mo)18-8Mo不鏽鋼(非活性)18-8不鏽鋼(非活性)鉻不鏽鋼11-30%Cr(非活性)Inconel(非活性)(80Ni,13Cr,7Fe)Ni(非活性)銀焊劑Monel(70Ni,30Cu)Cupronickels(60--90Cu,40--10Ni)青銅(Cu-Sn)Cu黃銅(Cu-Zn)Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)HastelloyB(60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活性)(80Ni,13Cr,7Fe)Ni(活性)鈦(活性)SnPbPb-Sn焊劑18--8Mo不鏽鋼(活性)18--8不鏽鋼(活性)高鎳鑄鐵鉻不鏽鋼13%Cr(活性)活性鑄鐵鋼或鐵鋁合金2024(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mn)Cd商用純鋁1100ZnMg和Mg合金常见金属在海水中的电化顺序(GalvanicSeries)注:表中非活性或钝化(passivity)的意义:有些金属如铝,铁,铬,钛,镍等在氧化环境中,会生成一层氧化层,可增加金属的耐蚀性,此时的金属,称为在钝化状态(passivestates)铁的钝化性很弱,如添加铬,其钝化性会大增,如铬含量增加到11%,在大气中或淡水中(freshwater),即不再生锈(rust),所以不锈钢的最低铬含量定为11%.18天至TANTZEnvironmentalTechnologies孔隙1.底材的平整度影响孔隙率。2.镀层结晶颗粒大小影响孔隙率。3.镀层厚度增加，孔隙率降低。4.封孔剂可将孔隙填满,减缓腐蚀速度。19天至TANTZEnvironmentalTechnologies二、封孔剂与镀层防护1、封孔剂的发展历程2、天至水相封孔剂的作用机理20天至TANTZEnvironmentalTechnologies封孔剂的发展历程☞六价铬化合物钝化剂(Cr6+&itscompounds)☞油相封孔剂(Oil-basedPassivator)☞水相封孔剂(Water-basedPassivator)21天至TANTZEnvironmentalTechnologies六价铬封孔剂：六价铬化合物是一类无机强氧化剂，它将被处理金属氧化为相应的氧化物，同时自身被还原成惰性的三氧化二铬，夹杂于被处理金属的金属氧化物之间，覆盖在整个金属表面，从而达到全面性防腐蚀效果。严格说来，它不应该被称为“封孔剂”，而应叫作“钝化剂”。六价铬的强致癌作用，这一类物质已在全球被严禁使用。22天至TANTZEnvironmentalTechnologies有机油性封孔剂：主要由有机溶剂、蜡类、酯类、弱极性油溶性缓蚀剂等组成。它主要通过物理吸附作用覆盖于金属表面。油性封孔剂的出现在电子电镀的发展过程中起到过很重要的作用。油性封孔剂在镀层表面残留、沾污吸附、高温老化和安全环保方面存在隐患。23天至TANTZEnvironmentalTechnologies天至水相封孔剂：广州天至环保科技有限公司是一家以先进微生物技术为核心的高新技术企业。天至公司在金属表面处理行业首家提出“利用微生物技术进行金属表面处理”这一革命性理念。积极开发具有自主知识产权的技术和产品，先后成功研发了环保型水相封孔剂和生物除油剂。24天至TANTZEnvironmentalTechnologies天至水性封孔剂的作用机理渗透交换清洗：清除镀层微孔里的残留物质，从镀层内部消除腐蚀隐患。逐层螯合钝化：对微孔处存在的金属成晶缺陷通过螯合作用消除其反应活性，从镀层表面避免腐蚀反应的发生。表面氢健成膜：加强金属表面的疏水性，强化其防蚀作用。25不同表面活性剂的表面张力数据天至TANTZEnvironmentalTechnologies物质种类1%水溶液表面张力值（dyn/cm）渗透、润湿能力纯水74差碳氢表面活性剂一般30~40，个别27~28普通有机硅表面活性剂一般~25，个别20~22优良氟表面活性剂一般~20，个别17~18优秀生物表面活性剂17~18特别优秀一、渗透交换清洗：☞天至水相封孔剂在配方中独家引入了能提供超低表面张力的生物表面活性剂，让整个工作液体系具有超强的渗透性与润湿性，能深入到镀层微孔内部进行作用。26天至TANTZEnvironmentalTechnologies多环生物表面活性剂结构示意图由驯养的微生物所生产，保证深层快速渗透与高效清洗的生物表面活性剂。27二、逐层螯合钝化：天至TANTZEnvironmentalTechnologies鳌合机理(一)配方中的活性官能团与电镀表面缺陷处的金属形成‘双齿或多齿螯合结构’，钝化金属的反应活性，消除腐蚀隐患。多齿螯合结构28天至TANTZEnvironmentalTechnologies鳌合机理(二)多活性官能团的链状功能组份将‘双齿或多齿结构’连接在一起，在金属表面形成‘网状多配位结构’的‘经、纬线’，扩展‘点配位’至‘线配位’直至全方位的‘面配位’，强化对金属的保护力度。网状多配位结构示意图29三、表面氢健成膜：天至TANTZEnvironmentalTechnologies☞独有的多环生物表面活性剂通过极性官能团与“网状多配位结构”生成氢键，在金属表面形成5~20个分子层厚度的疏水膜，从而将对金属的保护程度最大化。30天至水相封孔剂作用机理天至TANTZEnvironmentalTechnologies☞氢健膜对镀件的孔隙有一定修复作用。☞表面膜层不会对镀层产生污染。31天至TANTZEnvironmentalTechnologies封孔就能解决所有的问题吗？剥金前剥金后32天至TANTZEnvironmentalTechnologies三、造成镀层腐蚀的其它因素1、素材的影响2、包装材料和储存环境3、组装的影响33天至TANTZEnvironmentalTechnologies冲压截断的三个过程：切：刀具纵向运动，垂直切入金属素材使之