模拟海洋大气环境下PCB-HASL的腐蚀行为与机理

作     者：战贵盼 韩永恒 谭晓明 丛凯 赵仁杰 ZHAN Gui-pan;HAN Yong-heng;TAN Xiao-ming;CONG Kai;ZHAO Ren-jie

作者机构：海装驻北京地区军事代表局北京100074 海军航空大学青岛校区山东青岛266041 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2022年第51卷第5期

页      面：245-253,303页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主　　题：海洋环境 PCB-HASL 微区电化学 扫描Kelvin探针技术 电化学阻抗谱 腐蚀行为和机理 

摘      要：目的基于舰载机服役海洋环境,针对热风整平无铅喷锡印制电路板(Hot Air Solder Level Printed Circuit Board,PCB-HASL)开展加速腐蚀试验研究,揭示其腐蚀机理,表征其宏/微观腐蚀电化学行为。方法根据实测的服役海洋大气环境数据,基于编制的加速腐蚀试验环境谱,针对PCB-HASL开展了加速腐蚀试验。采用电化学工作站测试不同腐蚀周期试样的极化曲线和电化学阻抗谱,表征了腐蚀电化学机理和宏观电化学特性。采用扫描Kelvin探针技术测试了不同腐蚀周期试样表面Kelvin电位分布特征,表征了微区电化学特性。结果腐蚀第6周期时,PCB-HASL的绝缘电阻大幅度衰减,达到失效临界状态;第0~2周期,自腐蚀电流密度由1.43μA/cm^(2)陡增至3.97μA/cm^(2),腐蚀速率快速增大,局部区域诱发腐蚀;第2~3周期,自腐蚀电流密度降低,腐蚀速率降低;第3~4周期,自腐蚀电流密度稍有增大,腐蚀速率稍微增加,腐蚀产物局部发生脱落;第4~7周期,自腐蚀电流密度减小,在第7周期达到最小,为0.55μA/cm^(2),相比第2周期降低了86%,呈明显的均匀腐蚀特征。Kelvin电位分布和电荷转移电阻的倒数(1/R_(ct))随加速腐蚀试验周期的变化规律与自腐蚀电流密度的变化规律相吻合。结论PCB-HASL的腐蚀速率随加速试验周期大致呈增大—减小—小幅增大—减小的变化规律,由初期的局部区域腐蚀逐渐转变为后期的均匀腐蚀,在表面形成较为致密的腐蚀产物层,使得腐蚀速率大大降低。