[发明专利]无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置与方法

说明书

本发明涉及金属腐蚀行为监测与表征领域，特别是涉及一种无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置与方法。该无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置包括舱室、控温部件、控湿部件、监测探头、绝缘件、电化学阻抗谱测量仪、拉曼光谱仪、处理器；舱室具有监测腔及监测窗口。控温部件用于调节监测腔内温度；控湿部件用于调节监测腔内湿度。采用无铅焊料合金制成的监测探头曝露于监测腔内，并连接于电化学阻抗谱测量仪，电化学阻抗谱测量仪用于监测探头阻抗谱演化的测量，并连接于处理器；拉曼光谱仪用于监测探头腐蚀形貌与产物相组成演化的表征，也连接于处理器。本发明适用于不同环境中无铅焊料大气腐蚀行为演化的模拟监测与表征，可靠性高。

技术领域

本发明涉及金属腐蚀行为监测与表征领域，特别是涉及一种无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置与方法。

背景技术

无铅焊料合金在经历重熔-再凝固的焊接过程后，由于共晶相成核的随机性以及相尺寸的不均一性，使得无铅焊料合金中共晶相与β-Sn基体之间的电偶腐蚀效应不同，从而造成不同焊点在实际服役过程中表现出较大差异的大气环境腐蚀行为。传统的评价材料大气腐蚀演化行为时，大多采用平行样品法，即对多个平行样品进行不同腐蚀时间间隔后取样表征，进而形成大气腐蚀行为随腐蚀时间的演化规律。然而由于经历重熔-再凝固后的无铅焊料平行样品间共晶相数量与尺寸差异较大，使得平行样品法在表征无铅焊料大气腐蚀演化行为时并不可靠。因此，开发适合表征无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置与方法具有重要意义。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置与方法，适用于大气环境中无铅焊料合金的腐蚀演化行为监测，且可以表征腐蚀形貌与产物相组成演化，可靠性高；同时，本发明也适用于其他由于相组成或组织分布不均匀而存在明显电偶腐蚀特征的金属材料腐蚀演化行为的监测与表征。

本发明的技术方案是：

一种无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置，包括舱室、控温部件、控湿部件、监测探头、电化学阻抗谱测量仪、拉曼光谱仪、处理器，具体结构如下：

舱室具有监测腔及监测窗口，舱室内腔为监测腔,监测窗口位于舱室顶部，监测窗口连通于监测腔；监测窗口的上方设置拉曼光谱仪，监测探头设置于监测窗口正下方、监测腔底部，拉曼光谱仪的测量探头与监测探头相对应，拉曼光谱仪连接于处理器；控温部件固定于舱室，通过舱室预留豁口连通并曝露于监测腔内，控湿部件位于监测腔内；舱室一侧预留有豁口供监测探头的导线通过，监测探头通过导线电连接于电化学阻抗谱测量仪，电化学阻抗谱测量仪连接于处理器。

所述的无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置，控温部件用于调控监测腔内环境温度与无铅焊料合金实际服役大气环境温度一致；所述控湿部件用于调控监测腔内环境湿度与无铅焊料合金实际服役大气环境湿度一致，通过配备所述控湿部件内甘油/水的相对比例来调控所述监测腔内湿度，以模拟大气环境的湿度变化；所述监测腔用于模拟无铅焊料合金实际服役大气环境；所述监测窗口供所述拉曼光谱仪工作时使用，监测窗口在所述拉曼光谱仪非工作状态时由玻璃片遮盖。

所述的无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置，监测探头曝露于所述监测腔内，且与所述监测窗口及所述拉曼光谱仪测量探头在同一垂线上。

所述的无铅焊料合金大气腐蚀行为演化模拟监测装置，监测探头为柱状结构，其上具有采用无铅焊料合金制成的第一监测电极以及第二监测电极，所述第一监测电极与所述第二监测电极之间和外侧由所述绝缘件填充固定，所述监测探头的上端面为监测面，所述第一监测电极与所述第二监测电极的上表面露出并与所述监测面平齐，所述第一监测电极和所述第二监测电极分别引出一根探头导线与所述电化学阻抗谱测量仪相连；所述电化学阻抗谱测量仪用于测量腐蚀模拟液覆盖下所述监测探头的电化学阻抗谱，并将测量得到的电化学阻抗谱传输至所述处理器。