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道路車輛電氣電子設備流動混合氣體腐蝕試驗:模擬化學環境侵蝕的加速評估

標題:道路車輛電氣電子設備流動混合氣體腐蝕試驗:模擬化學環境侵蝕的加速評估

引言

現代汽車,尤其是電動汽車和智能化車輛,裝備了大量精密的電氣電子設備。這些設備不僅需要承受溫度、振動等物理應力,還面臨著環境中化學腐蝕性氣體的威脅。即使濃度極低,諸如二氧化硫、氮氧化物、硫化氫等氣體在長時間作用下也會導致觸點氧化、引線腐蝕、焊接點失效等嚴重問題。流動混合氣體腐蝕試驗 是一種在實驗室內模擬并加速這種化學氣體腐蝕過程的關鍵測試方法,用于評估設備的耐腐蝕性能。

一、試驗概述與目的

流動混合氣體腐蝕試驗,通過將被測設備置于受控的、含有多種低濃度腐蝕性氣體的密閉環境中,并保持氣體流動和恒定的溫濕度條件,來模擬真實大氣環境中的化學腐蝕效應。
其主要目的在于:

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    加速腐蝕: 在相對較短的時間內(幾天或幾周),重現自然環境中需數年才能產生的腐蝕效果,快速評估設備的耐腐蝕壽命。

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    評估腐蝕影響: 考核腐蝕性氣體對設備電氣性能(如接觸電阻、絕緣電阻)和機械性能(如材料強度、外觀)的影響。

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    比較材料與工藝: 對比不同鍍層、封裝材料及防護工藝的抗腐蝕能力。

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    保障長期可靠性: 針對在工業區、沿海地區等腐蝕性環境使用的車輛,確保其電子設備的功能可靠性。

二、試驗原理

該試驗的核心原理是創造一個穩定、可控的強化腐蝕環境。將樣品暴露在含有特定比例和濃度的腐蝕性氣體(如SO?, NO?, H?S, Cl?等)混合氣流中,在恒定的溫度和相對濕度下保持一定時間。氣體的流動確保了濃度均勻,并帶走腐蝕產物,使新鮮腐蝕劑持續與樣品表面接觸,從而加速腐蝕過程。

三、試驗設備與關鍵參數

1. 試驗設備

核心設備為流動混合氣體腐蝕試驗箱,其必須滿足:

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    氣密性箱體: 由惰性、抗腐蝕材料制成。

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    氣體供應系統: 能精確配比和輸送多種高純腐蝕性氣體。

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    溫濕度控制系統: 精確控制箱內溫度和相對濕度。

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    氣體濃度監測系統: 實時監測和控制箱內各腐蝕性氣體的濃度。

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    排氣處理系統: 對排出廢氣進行無害化處理,符合環保要求。

2. 相關標準

常見的國際標準包括 IEC 60068-2-60ISO 16750-4(道路車輛電氣電子設備環境條件第4部分:氣候負荷,其中包含腐蝕性氣體測試)。中國標準通常等同或修改采用國際標準。

四、核心試驗條件

試驗的嚴酷程度和針對性由混合氣體的種類、濃度、溫濕度及暴露時間共同決定。常見的試驗條件如下表所示:
表:流動混合氣體腐蝕試驗核心參數(示例)

參數
說明
常見條件示例
腐蝕氣體種類與濃度
定義腐蝕環境的化學成分。不同氣體組合模擬不同環境。
示例1(模擬工業/城市大氣): 二氧化硫, 氮氧化物, 硫化氫等,濃度通常在ppb級至ppm級(如SO?: 0.5 ppm, NO?: 0.2 ppm)。
溫度
影響化學反應速率的關鍵因素。
通常為 25°C 或 30°C。溫度升高會加速腐蝕,但為避免引入熱老化效應,通常選擇接近常溫。
相對濕度
在腐蝕過程中起電解液作用,是電化學腐蝕發生的必要條件。
通常設定在 70% RH 到 75% RH。濕度過高或過低都可能無法準確模擬實際腐蝕機理。
氣體流速
保證箱內氣體濃度均勻,并持續提供新鮮反應物。
保持穩定流速,確保箱內氣體每小時更新數次。
暴露時間
試驗持續的總時間。
根據所需的腐蝕程度而定,可以是 48小時, 96小時, 10天, 21天 等。時間越長,腐蝕越嚴重。

五、試驗程序與性能評價

  1. 1.

    樣品準備: 樣品應為最終產品或帶有代表性鍍層/材料的試片。

  2. 2.

    初始檢測: 對樣品進行外觀檢查、電氣性能測試和拍照。

  3. 3.

    進行試驗: 將樣品放入試驗箱,設定并穩定上述參數,開始試驗。

  4. 4.

    恢復: 試驗結束后,在規定環境條件下恢復一段時間,以穩定電氣性能。

  5. 5.

    最終檢測:

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      外觀檢查: 在顯微鏡下觀察腐蝕產物的形態、顏色、分布。

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      電氣性能測試: 測量接觸電阻變化、絕緣電阻等。

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      機械性能檢查: 檢查引線強度、焊接點牢固度等。

六、應用與重要性

該試驗主要應用于:

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    汽車電子: 連接器、傳感器、控制單元等對腐蝕敏感的部件。

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    航空航天電子。

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    工業控制設備。

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    電信設備。

結語

流動混合氣體腐蝕試驗是評估電氣電子設備長期環境適應性的關鍵加速測試方法。它通過精確控制腐蝕環境,能夠在短時間內揭示產品在惡劣化學大氣下的潛在缺陷,為提升汽車電子設備的可靠性、安全性和使用壽命提供了至關重要的數據支持,是確保車輛在全生命周期內穩定運行的重要質量保障環節。


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