[发明专利]一种微量腐蚀性气体环境试验箱

说明书

 

技术领域

本发明属于环保、材料腐蚀研究技术领域，特别是提供了一种可原位观测试样表面状态的控温、控湿、控制气体浓度的微量腐蚀性气体环境试验箱。

技术背景

随着科技的进步，电子元器件的集成化和微型化进一步提升，极微量的吸附液膜或腐蚀产物都会对电子元器件的性能产生严重的影响。电子元器件环境损伤的性质是其金属表面上一旦形成薄液膜则开始发生腐蚀电化学反应，特别当存在SO₂、H₂S、NO_x等污染气体时，电子元器件会快速腐蚀，导致器件功能丧失殆尽，使整体系统崩溃。即使在大气环境中存在很少一点ppb级浓度的SO₂、H₂S、NO_x等有害气体，也会对电子设备造成严重腐蚀，导致电子设备故障。例如，某金融企业价值2亿元的计算机主机房电路板中的镀银电子元器件在含硫空气中多次快速发生腐蚀故障，致使金融数据系统多次崩溃，后果十分严重。

目前关于微量（ppb量级）腐蚀性气体环境的腐蚀研究刚刚起步，这在很大程度上受制于环境试验设备的发展水平。传统的气瓶配气——多级稀释方式产生的污染气体浓度只能精确到ppm量级，远达不到ppb量级的精度，而且占地面积大，操作过程复杂；而少数利用渗透管载带并稀释方式产生腐蚀性气体的装置能达到ppb量级要求，但只能提供单一气源，并且不能控制温度和湿度，不能原位观测试样表面状态，这远不能满足微量腐蚀性气体环境试验的需要。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种微量腐蚀性气体环境试验箱，解决了以往设备使用过程中费用昂贵占地面积大、装置精度低、气源单一、温湿度不可控、不能原位观测的问题，实现一种结构简单、轻巧方便、多路气源、控温控湿、原位观测的高精度ppb量级（10-10000ppb）的微量腐蚀性气体环境试验箱。

本发明包括洁净空气给气模块、微量腐蚀性气体发生模块、样品腐蚀试验反应模块、气体回收模块和原位图像采集系统。

1. 洁净空气给气模块由空气压缩机、稳压阀、和由氢氧化钠、变色硅胶、碱石棉、分子筛、稳压阀和压力表组成的干燥净化管，用以形成稳压空气源，并将空气中的粉尘颗粒物和水汽过滤去除，为环境试验箱提供洁净空气。

2. 微量腐蚀性气体发生模块由一个或多个腐蚀性气体发生系统和洁净空气系统组成；所述的腐蚀性气体发生系统由第二针阀、第二质量流量计、第一自适应控温仪、第一恒温槽和渗透管组成；第一针阀、第二质量流量计与渗透管通过管线顺次连接，渗透管位于第一恒温槽中，第一自适应控温仪与第一恒温槽相连接，用以控制第一恒温槽中的温度；渗透管在恒定温度下，提供稳定的腐蚀性气体源，第二质量流量计用来控制载带气体的流速，可以将载带出的气体浓度控制在1-1000ppb； 

所述的洁净空气系统由第一针阀、第一质量流量计、配气室组成；第二针阀、第一质量流量计与配气室顺次连接；

所述的压力表通过管线与腐蚀性气体发生系统和洁净空气系统中的针阀相连接；

渗透管原理是由内装液态的污染气体及与之紧密配合的渗透帽组成，可用于气体标准发生源。其浓度计算可按下式计算：

               （mg/m³）                                

      （ppm）                             

式中，

C：微量腐蚀气体浓度（mg/m³或ppm）；

M：腐蚀气体的摩尔质量（g/mol）；

P₀：标准大气压强（Pa）；

V₀：腐蚀气体的摩尔体积（L/mol）；

T₀：标准温度（K）；

P：环境大气压强（Pa）；

T：恒温槽温度（K）；

R：渗透管的渗透率（μg/min）；

Q：载带气体流量（mL/min）。