一种电子电器服役环境腐蚀性的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种电子电器服役环境腐蚀性的测量方法，其通过在受测量电子电器服役环境中放置铜测试片，并通过阴极还原法还原铜测试片表面的腐蚀产物膜，再计算出Cu2O腐蚀产物平均厚度CuO腐蚀产物平均厚度TCuO和Cu2S腐蚀产物平均厚度最后通过计算出作为最终测量结果的表面腐蚀产物膜总厚度平均值来查询获得受测量电子电器服役环境的腐蚀性，因此，本发明专利技术能够在不影响电子电器服役环境的情况下，对电子电器服役环境的微弱腐蚀性进行准确的测量，避免了现有技术中因采用铜挂片失重法求算腐蚀速率而造成测量精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子电器服役环境腐蚀性的测量方法。
技术介绍
随着信息化和自动化时代的到来，大型的精密电子电器系统逐步应用到生活生产中，如网络的服务器系统中心，新闻媒体导播室，生产车间的控制中心，实验室的实验设备系统等。精密电子电器多采用高纯铜作为导电材料，铜的腐蚀将影响其导电性，导致电子元件损坏或故障，这不仅影响电器设备的工作效能，而且很难排查，维修费用高。针对上述情况，如何有效地对电子电器服役环境的腐蚀性进行测量，并开展针对性的预防或控制措施，显得尤为重要。电子电器服役环境的腐蚀性相对微弱，腐蚀产物膜在几个纳米到几百个纳米之间，采用传统的铜挂片失重法求算腐蚀速率往往精度不够，未能有效地对电子电器服役环境的腐蚀性进行测量。因此，十分有必要开展电子电器服役环境腐蚀性测量方法研究，更加准确地测量环境的腐蚀性，从而对电子电器采取适当的防护措施。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种电子电器服役环境腐蚀性的测量方法。解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种电子电器服役环境腐蚀性的测量方法，其特征在于：所述的测量方法包括：步骤S1、制备铜测试片，所述铜测试片为纯度在99.99％以上、表面积在15cm2至30cm2之间的无氧铜；步骤S2.1、将至少三片所述铜测试片安装到受测量电子电器服役环境中，使得所述各块铜测试片在受测量电子电器服役环境中被腐蚀，经过预设的监测时间后，按步骤S3所述的方法对所述各块被腐蚀后的铜测试片进行测试，得到该次测试中所述各块铜测试片的表面腐蚀产物膜总厚度平均值其中，所述监测时间在初次执行所述步骤S2.1时预设为30天；步骤S2.2、判断所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值与预设的表面腐蚀产物膜总厚度上限值Tmax＝4000和表面腐蚀产物膜总厚度下限值Tmin＝300的大小关系：如果则将当前的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果，如果则将所述监测时间调整为90天并采用新的铜测试片重复所述步骤S2.1，且将重复所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果；如果则将所述监测时间调整为14天至21天之间并采用新的铜测试片重复所述步骤S2.1，且将重复所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果；步骤S2.3、以所述步骤S2.2所判断的最终测量结果按步骤S4查询出所述受测量电子电器服役环境的腐蚀性；步骤S3、表面腐蚀产物膜总厚度平均值测量步骤，包括：步骤S3.1、分别用阴极还原法还原一次所述测试中每一块所述被腐蚀后的铜测试片表面的腐蚀产物膜，并且，在每一块所述铜测试片对应的阴极还原法实验过程中，记录特征还原电位与实验时间的特征曲线，其中，所述阴极还原法采用0.1mol/L的氯化钾溶液作为电解液、采用所述被腐蚀后的铜测试片作为工作电极、采用铂片作为对电极、采用由3.5mol/L氯化钾溶液与浸泡在其中的表面镀有氯化银薄膜的多孔金属银构成的电极作为参比电极、采用0.05mA/cm2的还原电流密度；步骤S3.2、从所述特征曲线获取每一块所述铜测试片的Cu2O腐蚀产物还原时间、CuO腐蚀产物还原时间和Cu2S腐蚀产物还原时间，其中，所述特征还原电位为所述参比电极相对于所述工作电极的电位，所述Cu2O腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中550mV至750mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度，所述CuO腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中750mV至900mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度，所述Cu2S腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中1000mV至1150mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度；步骤S3.3、计算每一块所述铜测试片的Cu2O腐蚀产物平均厚度CuO腐蚀产物平均厚度TCuO和Cu2S腐蚀产物平均厚度该三种腐蚀产物的平均厚度均按以下公式一进行计算，并且，按以下公式二计算出每一块所述铜测试片在本次测试对应的监测时间下所产生表面腐蚀产物膜的表面腐蚀产物膜总厚度T总：式中，T表示相应腐蚀产物的平均厚度，单位为i表示还原电流，单位为mA，还原电流i的取值为所述0.05mA/cm2的还原电流密度与铜测试片表面积a的乘积；t表示所述相应腐蚀产物对应的还原时间，单位为s；M表示所述相应腐蚀产物的摩尔质量，单位为g/mol；a表示所述铜测试片的表面积，单位为cm2；N表示还原一个分子需要的电子数，TCuO和的计算中N均取值为2；F表示法拉第常数，其值96485.34C/mol；d表示所述相应腐蚀产物的块状固体密度，单位为g/cm3；步骤S3.4、将每一块所述铜测试片的表面腐蚀产物膜总厚度T总换算成该铜测试片在监测时间为30天时所产生表面腐蚀产物膜的等价表面腐蚀产物膜总厚度Te，当所述铜测试片对应的监测时间为30天时，该铜测试片的等价表面腐蚀产物膜总厚度Te＝T总，当所述铜测试片对应的监测时间非30天时，该铜测试片的等价表面腐蚀产物膜总厚度Te按照以下公式三进行换算：式中，D表示所述铜测试片所对应的监测时间，单位为天；A表示换算因子，换算因子A的取值为0.3或0.5或1.0，并且，换算因子A的取值满足以下公式四所示规则：式中，Te范围表达式中的数值单位均为步骤S3.5、将本次测试中所述各块铜测试片的等价表面腐蚀产物膜总厚度Te取平均值，该平均值记为本次测试中所述各块铜测试片的表面腐蚀产物膜总厚度平均值步骤S4、将作为所述最终测量结果的表面腐蚀产物膜总厚度平均值按照ANSI/ISA71.04标准进行比对查询，查询结果即为所述受测量电子电器服役环境的腐蚀性。作为本专利技术的优选实施方式：所述的步骤S1中，所述铜测试片采用尺寸为90mm*12mm*0.5mm的铜片形状。作为本专利技术的优选实施方式：所述的步骤S1中，所述铜测试片依次按照以下步骤进行表面处理：步骤S1a、用240号金相砂纸加润滑蜡对所述铜测试片进行研磨；步骤S1b、用400号金相砂纸加润滑蜡对所述铜测试片进行研磨；步骤S1c、用600号金相砂纸加润滑蜡对所述铜测试片进行研磨；步骤S1d、用棉花蘸热的试剂级丙酮对所述铜测试片进行擦洗；步骤S1e、将所述铜测试片进行浸入热的试剂级异丙醇中。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：第一，本专利技术通过在受测量电子电器服役环境中放置铜测试片，并通过阴极还原法还原铜测试片表面的腐蚀产物膜，再计算出Cu2O腐蚀产物平均厚度CuO腐蚀产物平均厚度TCuO和Cu2S腐蚀产物平均厚度最后通过计算出作为最终测量结果的表面腐蚀产物膜总厚度平均值来查询获得受测量电子电器服役环境的腐蚀性，因此，本专利技术能够在不影响电子电器服役环境的情况下，对电子电器服役环境的微弱腐蚀性进行准确的测量，避免了现有技术中因采用铜挂片失重法求算腐蚀速率而造成测量精度低的问题；第二，本专利技术的测量速度快、操作方便、易行，铜测试片体积小，可置于电子电器内部，对内部环境进行监测。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：图1为本专利技术应用于某配电室，监测3个月后对铜测试片进行阴极还原测试的特征还原电位与实验时间的特征曲线。具体实施方式本专利技术的电子电器服役环境腐蚀性的测量方法，包括：步骤S1、制备铜测试片，铜测试片为纯度在99.99％以上、表面积在15cm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子电器服役环境腐蚀性的测量方法，其特征在于：所述的测量方法包括：步骤S1、制备铜测试片，所述铜测试片为纯度在99.99％以上、表面积在15cm2至30cm2之间的无氧铜；步骤S2.1、将至少三片所述铜测试片安装到受测量电子电器服役环境中，使得所述各块铜测试片在受测量电子电器服役环境中被腐蚀，经过预设的监测时间后，按步骤S3所述的方法对所述各块被腐蚀后的铜测试片进行测试，得到该次测试中所述各块铜测试片的表面腐蚀产物膜总厚度平均值其中，所述监测时间在初次执行所述步骤S2.1时预设为30天；步骤S2.2、判断所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值与预设的表面腐蚀产物膜总厚度上限值Tmax＝4000和表面腐蚀产物膜总厚度下限值Tmin＝300的大小关系：如果则将当前的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果，如果则将所述监测时间调整为90天并采用新的铜测试片重复所述步骤S2.1，且将重复所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果，如果则将所述监测时间调整为14天至21天之间并采用新的铜测试片重复所述步骤S2.1，且将重复所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果；步骤S2.3、以所述步骤S2.2所判断的最终测量结果按步骤S4查询出所述受测量电子电器服役环境的腐蚀性；步骤S3、表面腐蚀产物膜总厚度平均值测量步骤，包括：步骤S3.1、分别用阴极还原法还原一次所述测试中每一块所述被腐蚀后的铜测试片表面的腐蚀产物膜，并且，在每一块所述铜测试片对应的阴极还原法实验过程中，记录特征还原电位与实验时间的特征曲线，其中，所述阴极还原法采用0.1mol/L的氯化钾溶液作为电解液、采用所述被腐蚀后的铜测试片作为工作电极、采用铂片作为对电极、采用由3.5mol/L氯化钾溶液与浸泡在其中的表面镀有氯化银薄膜的多孔金属银构成的电极作为参比电极、采用0.05mA/cm2的还原电流密度；步骤S3.2、从所述特征曲线获取每一块所述铜测试片的Cu2O腐蚀产物还原时间、CuO腐蚀产物还原时间和Cu2S腐蚀产物还原时间，其中，所述特征还原电位为所述参比电极相对于所述工作电极的电位，所述Cu2O腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中550mV至750mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度，所述CuO腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中750mV至900mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度，所述Cu2S腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中1000mV至1150mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度；步骤S3.3、计算每一块所述铜测试片的Cu2O腐蚀产物平均厚度CuO腐蚀产物平均厚度TCuO和Cu2S腐蚀产物平均厚度该三种腐蚀产物的平均厚度均按以下公式一进行计算，并且，按以下公式二计算出每一块所述铜测试片在本次测试对应的监测时间下所产生表面腐蚀产物膜的表面腐蚀产物膜总厚度T总：式中，T表示相应腐蚀产物的平均厚度，单位为i表示还原电流，单位为mA，还原电流i的取值为所述0.05mA/cm2的还原电流密度与铜测试片表面积a的乘积；t表示所述相应腐蚀产物对应的还原时间，单位为s；M表示所述相应腐蚀产物的摩尔质量，单位为g/mol；a表示所述铜测试片的表面积，单位为cm2；N表示还原一个分子需要的电子数，和的计算中N均取值为2；F表示法拉第常数，其值96485.34C/mol；d表示所述相应腐蚀产物的块状固体密度，单位为g/cm3；步骤S3.4、将每一块所述铜测试片的表面腐蚀产物膜总厚度T总换算成该铜测试片在监测时间为30天时所产生表面腐蚀产物膜的等价表面腐蚀产物膜总厚度Te，当所述铜测试片对应的监测时间为30天时，该铜测试片的等价表面腐蚀产物膜总厚度Te＝T总，当所述铜测试片对应的监测时间非30天时，该铜测试片的等价表面腐蚀产物膜总厚度Te按照以下公式三进行换算：式中，D表示所述铜测试片所对应的监测时间，单位为天；A表示换算因子，换算因子A的取值为0.3或0.5或1.0，并且，换算因子A的取值满足以下公式四所示规则：式中，Te范围表达式中的数值单位均为步骤S3.5、将本次测试中所述各块铜测试片的等价表面腐蚀产物膜总厚度Te取平均值，该平均值记为本次测试中所述各块铜测试片的表面腐蚀产物膜总厚度平均值步骤S4、将作为所述最终测量结果的表面腐蚀产物膜总厚度平均值按照ANSI/ISA71.04标准进行比对查询，查询结果即为所述受测量电子电器服役环境的腐蚀性。...

【技术特征摘要】
1.一种电子电器服役环境腐蚀性的测量方法，其特征在于：所述的测量方法包括：步骤S1、制备铜测试片，所述铜测试片为纯度在99.99％以上、表面积在15cm2至30cm2之间的无氧铜；步骤S2.1、将至少三片所述铜测试片安装到受测量电子电器服役环境中，使得所述各块铜测试片在受测量电子电器服役环境中被腐蚀，经过预设的监测时间后，按步骤S3所述的方法对所述各块被腐蚀后的铜测试片进行测试，得到该次测试中所述各块铜测试片的表面腐蚀产物膜总厚度平均值其中，所述监测时间在初次执行所述步骤S2.1时预设为30天；步骤S2.2、判断所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值与预设的表面腐蚀产物膜总厚度上限值Tmax＝4000和表面腐蚀产物膜总厚度下限值Tmin＝300的大小关系：如果则将当前的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果，如果则将所述监测时间调整为90天并采用新的铜测试片重复所述步骤S2.1，且将重复所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果，如果则将所述监测时间调整为14天至21天之间并采用新的铜测试片重复所述步骤S2.1，且将重复所述步骤S2.1得出的表面腐蚀产物膜总厚度平均值作为最终测量结果；步骤S2.3、以所述步骤S2.2所判断的最终测量结果按步骤S4查询出所述受测量电子电器服役环境的腐蚀性；步骤S3、表面腐蚀产物膜总厚度平均值测量步骤，包括：步骤S3.1、分别用阴极还原法还原一次所述测试中每一块所述被腐蚀后的铜测试片表面的腐蚀产物膜，并且，在每一块所述铜测试片对应的阴极还原法实验过程中，记录特征还原电位与实验时间的特征曲线，其中，所述阴极还原法采用0.1mol/L的氯化钾溶液作为电解液、采用所述被腐蚀后的铜测试片作为工作电极、采用铂片作为对电极、采用由3.5mol/L氯化钾溶液与浸泡在其中的表面镀有氯化银薄膜的多孔金属银构成的电极作为参比电极、采用0.05mA/cm2的还原电流密度；步骤S3.2、从所述特征曲线获取每一块所述铜测试片的Cu2O腐蚀产物还原时间、CuO腐蚀产物还原时间和Cu2S腐蚀产物还原时间，其中，所述特征还原电位为所述参比电极相对于所述工作电极的电位，所述Cu2O腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中550mV至750mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度，所述CuO腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中750mV至900mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度，所述Cu2S腐蚀产物还原时间为所述特征曲线中1000mV至1150mV特征还原电位区间所对应的实验时间长度；步骤S3.3、计算每一块所述铜测试片的Cu2O腐蚀产物平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建业，阮红梅，黄海军，王俊，揭敢新，
申请(专利权)人：中国电器科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44