（高清版）GBT 43102-2023 金屬覆蓋層孔隙率試驗用亞硫酸-二氧化硫蒸汽測定金或鈀鍍層孔隙率

金屬覆蓋層孔隙率試驗用亞硫酸/二氧化硫蒸氣測定金或鈀鍍層孔隙率coatingsbysulfurousacid/sulfurdioxidevapour2023-09-07發(fā)布前言 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4試驗裝置 24.1試驗容器 24.2試樣夾具或支架 4.3體視顯微鏡 2 6安全隱患 27程序 7.1清洗 27.2試驗環(huán)境條件 37.3操作順序 3 39精確度 410試驗報告 4附錄A(資料性)意義和用途 參考文獻 61GB/T43102—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件修改采用ISO15721:2001《金屬覆蓋層孔隙率試驗用亞硫酸/二氧化硫蒸氣測定金或本文件與ISO15721:2001的技術(shù)差異及其原因如下：——用規(guī)范性引用的GB/T12334替換了ISO2064,ISO2080替換了ISO2079(見第3章),以適——增加了亞硫酸的安全要求(見第5章),以符合國內(nèi)技術(shù)條件；——調(diào)整了試驗程序安全要求(見6.1、6.3),以符合我國技術(shù)條件；——調(diào)整7.1的注1、注2和8.1的注為相應(yīng)章條段落。本文件做了下列編輯性改動：——增加了附錄A提及描述；——將7.2標(biāo)題改為試驗環(huán)境條件；——增加了7.3的引導(dǎo)語。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國金屬與非金屬覆蓋層標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC57)歸口。本文件起草單位：武漢材料保護研究所有限公司、國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院、安徽圳)有限公司、東莞宜安科技股份有限公司。GB/T43102—2023本試驗方法利用濃亞硫酸(H?SO?),根據(jù)平衡反應(yīng)放出二氧化硫(SO?)氣體：H?SO?=SO?+H?O,測定金或鈀鍍層孔隙率。該方法可以根據(jù)暴露試樣的孔隙率調(diào)節(jié)試樣的暴露時間。氣體與易腐蝕的基體金屬反應(yīng)，在孔隙處生成的反應(yīng)產(chǎn)物離散地分布在金或鈀鍍層的表面?？衫猛哥R或低倍立體顯微鏡對單個腐蝕斑點進本試驗方法適用于電觸點中常用的銅、鎳及其合金基體上含有95%或更多的金或鈀的覆蓋層。本試驗具有破壞性，因為它通過腐蝕產(chǎn)物污染表面而揭示孔隙的存在，并且它在孔隙位置或在未鍍區(qū)域的邊界處削弱了保護的覆蓋層。本試驗方法能夠檢測幾乎所有的孔隙或與基底或底鍍層金屬發(fā)生腐蝕反應(yīng)的其他缺陷。本試驗快速、簡單且廉價。此外，它能用在具有復(fù)雜幾何形狀的觸點上，例如針座(它可用于打開具有深凹槽的觸點結(jié)構(gòu)，以允許二氧化硫與內(nèi)部有效表面反應(yīng))。測定金屬覆蓋層(金或鈀)的意義和用途見附錄A。1金屬覆蓋層孔隙率試驗用亞硫酸/二氧化硫蒸氣測定金或鈀鍍層孔隙率警告——本文件并不旨在解決與其使用有關(guān)的所有安全問題(若有)。本文件的使用者有責(zé)任在使用本文件前建立適當(dāng)?shù)陌踩】荡胧┎⒋_定監(jiān)管制度。具體條款見第6章。1范圍本文件規(guī)定了利用亞硫酸/二氧化硫蒸氣測定金或鈀鍍層孔隙率的設(shè)備和方法，特別是用于測定電觸頭上的電鍍層和包金層孔隙率的設(shè)備與方法。本文件不適用于孔隙率具體數(shù)值的符合性判定。本文件不適用于通過孔隙的位置和腐蝕產(chǎn)物來預(yù)測鍍層觸點的電性能。本文件適用于定量描述孔隙率小于100/cm2的金或鈀鍍層。本文件適用于定性描述與比較孔隙率大于或等于100/cm2的金或鈀鍍層。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T12334金屬和其他非有機覆蓋層關(guān)于厚度測量的定義和一般規(guī)則(GB/T12334—2001,ISO2064:1996,IDT)ISO2080金屬及其他無機覆蓋層表面處理術(shù)語(Metallicandotherinorganiccoatings—Surfacetreatment,metallicandotherinorganiccoatings—Vocabulary)注：GB/T3138—2015金屬及其他無機覆蓋層表面處理術(shù)語(ISO2080:2008,IDT)ISO10308金屬覆蓋層孔隙率試驗評述(Metalliccoatings—Reviewofporositytests)3術(shù)語和定義GB/T12334、ISO2080和ISO10308界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。蒸氣試驗暴露之后，突出于或附著于覆蓋層表面的由孔隙中析出的反應(yīng)物。金屬覆蓋層metalliccoating覆蓋于基體上的電沉積層、包覆層或其他金屬層。覆蓋層中存在的能使各種底層金屬暴露出來的任何不連續(xù)、裂紋或孔洞。24試驗裝置4.1試驗容器選用適當(dāng)尺寸并帶有氣密蓋的玻璃或丙烯酸樹脂的容器，如容量為9L～10L的玻璃干燥器。其腔室中空氣空間(cm3)與生成溶液(亞硫酸)表面積(cm2)數(shù)值之比不應(yīng)超過25±1。4.2試樣夾具或支架試樣夾具或支架由玻璃、聚四氟乙烯或其他惰性材料制作。關(guān)鍵是試樣的安置要保證氣體循環(huán)不受阻。試樣距容器壁應(yīng)不小于25mm,距溶液表面應(yīng)不小于75mm。試樣的測量面之間應(yīng)彼此相距不小于12mm。注：不采用遮擋超過液面橫截面積30%的瓷板或其他構(gòu)件。以確保在試驗過程中，容器內(nèi)的空氣和蒸氣的流動不會受到限制?？紫队嫈?shù)應(yīng)利用具有放大10倍的放大率的儀器。為了方便定位接觸區(qū)域或其他重要測量區(qū)域，體視顯微鏡也可用能傾斜照明試樣表面的可移動照明源。亞硫酸釋放的二氧化硫氣體具有毒性、腐蝕性和刺激性。亞硫酸應(yīng)在通風(fēng)柜中處理和使用。在開始試驗之前，應(yīng)進行適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備以處理試驗中使用的200mL～500mL亞硫酸。6安全隱患6.1應(yīng)在清潔的工作通風(fēng)柜中執(zhí)行第7章的試驗程序。排放的SO?氣體具有毒性、腐蝕性和刺激性。6.2在進行試驗時，要注意保證通風(fēng)柜中的容器壁不出現(xiàn)明顯冷卻，因為容器壁的冷卻可導(dǎo)致相對濕度提高而加速試驗。通常是將反應(yīng)容器封裝在具有松配合蓋的盒子中，并且在測試期間將盒子保持在6.3在操作過程中，應(yīng)遵守常規(guī)預(yù)防措施。特別是要戴上完全封閉眼睛的護目鏡，并配有隨時可用的試樣要避免任何不必要的處理，只能用鑷子、顯微鏡目鏡絹布或清潔柔軟棉質(zhì)手套接觸試樣。在試驗前，采用體視顯微鏡(4.3)放大10倍檢查試樣表面有無顆粒物質(zhì)存在；若有，則用清潔無油的空氣吹掃顆粒。然后使用不含氯代烴、氯氟烴(CFCs)或其他已知破壞臭氧化合物的溶劑或溶液清洗樣品，以徹底清洗已去除顆粒的試樣。如果顆粒去除不成功，需要更換樣品重新清洗，直至試樣表面無顆粒物質(zhì)存在。對于具有輕度至中度表面污染的鍍層，建議采用下列程序進行清洗操作。a)如果在不同清洗步驟中有可能會損壞測量面，應(yīng)將各個觸點分開。3b)在含有弱堿性(pH7.5～10)熱(65℃~85℃)溶液中，超聲波清洗試樣5min。c)超聲波清洗后，用自來水沖洗試樣至少5s。d)在去離子水中超聲清洗試樣2min,清除殘留的清洗劑。e)浸入甲醇或異丙醇中，超聲清洗至少30s,除去樣品中的水分。f)取出并干燥樣品，直到完全蒸發(fā)。如果使用吹風(fēng)作為干燥的輔助手段，則空氣應(yīng)無油、清潔和干燥。g)清潔后，請勿用裸露的手指觸摸試樣的測量面。h)再次檢查試樣表面(放大10倍)是否有顆粒物。如果發(fā)現(xiàn)還有顆粒，請重復(fù)清洗步驟。表面清潔度是極其重要的：污染物，如電鍍鹽、有機薄膜和金屬薄片在試驗中可能給出錯誤的缺陷指對于具有腐蝕抑制、潤滑劑涂層或兩者都有的試樣，測定其在SO?氣氛中的功效則可略去清洗步驟。7.2試驗環(huán)境條件除非另有規(guī)定，試驗溫度應(yīng)為23℃±3℃,試驗容器中的相對濕度應(yīng)不大于60%。如果相對濕度大于60%,應(yīng)停止試驗。操作順序符合下列規(guī)定。a)在通風(fēng)柜中，將亞硫酸(H?SO?)小心地添加到清潔干燥的試驗容器底部，宜用試樣夾具(4.2)放置試樣，并蓋上蓋子。在添加H?SO?和置入試樣時，要確保環(huán)境相對濕度不大于60%。b)試樣暴露時間：金鍍層厚度≥1.25μm,試樣暴露于試驗環(huán)境時間為120min;金鍍層厚度<1.25μm,暴露時長為90min;鈀鍍層暴露時長為60min。c)在試驗結(jié)束時取出試樣，使其在通風(fēng)柜中放置10min±5min。d)用夾具將試樣放入烘箱中于125℃±5℃干燥15min±5min,使孔隙腐蝕產(chǎn)物進行顯現(xiàn)以便于檢查。e)每天試驗結(jié)束時要以安全的方式處理亞硫酸。如果實驗容器在兩次試驗之間保持密閉，并且肉眼看不到變色或污染，則當(dāng)天可以重復(fù)使用試驗溶液進行試驗。8檢查8.1使用平行的白熾燈照明，在光束傾斜角小于15°的情況下，放大10倍數(shù)計數(shù)各孔隙腐蝕產(chǎn)物。從孔隙處突出的腐蝕產(chǎn)物反映孔隙所在的位置，因為在鎳基的金或鈀覆蓋層，這些固體的腐蝕產(chǎn)物可能是透明的，所以計數(shù)要特別謹(jǐn)慎，特別是對粗糙表面和彎曲面更要謹(jǐn)慎。當(dāng)一個腐蝕產(chǎn)物超過一半落在測量區(qū)域內(nèi)，則應(yīng)測量并計數(shù)。除非另有規(guī)定，那些起始于測量區(qū)域之外但延伸到測量區(qū)域內(nèi)、且形狀不規(guī)則的腐蝕產(chǎn)物(見圖1),則不應(yīng)計數(shù)。然而，若測試區(qū)域較小或腐蝕產(chǎn)物覆蓋了大部分測量區(qū)域，則應(yīng)計數(shù)。4GB/T43102—2023標(biāo)引序號說明：1——測量區(qū)域；如果腐蝕產(chǎn)物處于測量區(qū)邊緣或在測量區(qū)域之外連續(xù)存在，則不計數(shù)。圖1測量區(qū)域邊界的腐蝕產(chǎn)物計數(shù)計數(shù)時可符合下列規(guī)定。a)只計算凸出表面的腐蝕產(chǎn)物。污跡不能計數(shù)。b)采用溫和空氣除塵能易于去除的松散污染物不被認(rèn)為是腐蝕產(chǎn)物。c)對于不確定的孔隙，在燈光下轉(zhuǎn)動試樣改變角度，擦亮的黃金能呈現(xiàn)黑色斑點。8.2若沒有其他說明，孔徑應(yīng)據(jù)腐蝕產(chǎn)物的最長直徑定義，直徑小于0.05mm的腐蝕產(chǎn)物不應(yīng)計數(shù)。顯微鏡目鏡中的標(biāo)線可用于計數(shù)和定尺寸。注：若將腐蝕產(chǎn)物按尺寸列表，一種有用的按尺寸大小排列的方法是按3個尺寸范圍將孔隙分類列表，即；a)(近似)直徑≤0.12mm;b)0.12mm<直徑≤0.40mm;c)直徑>0.40mm。8.3孔隙腐蝕產(chǎn)物的可接受數(shù)量、尺寸和位置應(yīng)符合相應(yīng)圖紙或規(guī)范的規(guī)定，或生產(chǎn)商和用戶的約定。9精確度利用具有鎳底層的鍍金電觸頭研究本試驗方法的精確度。由3個獨立實驗室在相同的試驗條件下分別進行4次試驗，同一實驗室的試驗結(jié)果數(shù)據(jù)變化系數(shù)均低于20%,而不同實驗室之間試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)變化系數(shù)的精確度較差。試驗報告應(yīng)包含以下信息：a)本文件編號GB/T43102;b)使用的清洗程序；c)基體和任何中間層的性質(zhì)；d)覆蓋層的特性；e)試驗用的溶液；f)試驗環(huán)境條件(見7.2);g)暴露于試驗環(huán)境的時間；i)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的孔隙腐蝕產(chǎn)物的可接受的數(shù)量、位置、顏色和尺寸。5(資料性)意義和用途金覆蓋層通常用于可分式電氣接插件和其他器件的觸頭。暴露觸頭上應(yīng)用得最多的是電沉積形態(tài)的金，盡管在觸頭表面上采用包金或焊金。金的固有特性使其能阻止形成會影響可靠接觸效果的絕緣鈀覆蓋層有時作為觸頭和類似的電子元件表面上金覆蓋層的替代物，有電沉積形態(tài)、嵌入物形態(tài)或包覆金屬形態(tài)。該試驗方法特別適用于測定鈀覆蓋層中的孔隙率，在本方法規(guī)定的試驗條件下，所使用的反應(yīng)性氣氛不會侵蝕鈀。而GB/T19351中提及的硝酸蒸氣試驗方法就不能用于確定鈀覆蓋層的孔隙率，因為鈀覆蓋層容易受到硝酸(HNO?)和其他強氧化劑的侵蝕。為了保證金或鈀覆蓋層的固有的特性，除非能做到將觸頭在與環(huán)境隔離的結(jié)構(gòu)中使用，或采用沉積層表面防腐蝕處理，否則這些鍍層上能使金屬基體和底鍍層暴露的孔隙、裂紋和其他缺陷極微或沒有。鍍層中允許的孔隙率取決于環(huán)境對底鍍層或基體的嚴(yán)酷程度，諸如用于觸點緊密配合的力等觸頭裝置孔隙數(shù)量很少，而且位于配合表面接觸區(qū)域之外，則允許其存在。若采用的方法能精確地確定孔隙的位置和數(shù)量，則這些方法最適用于測定接觸表面孔隙。接觸表面往往是彎曲或形狀不規(guī)則的表面，試驗方法宜適應(yīng)此情況，此外，孔隙度測定試驗的嚴(yán)格性可從能夠檢測到所有孔隙度的程序變化到僅檢測到高度多孔條件的程序。通過特定試驗揭示的孔隙率水平與接觸性能的關(guān)系由這些試驗的用戶借助實際經(jīng)驗或靠判斷來確定。因此，金屬覆蓋層中不存在孔隙可能是一些應(yīng)用的要求，而在接觸區(qū)域中存在一些孔隙卻可能是被6[1]GB/T18179金屬覆蓋層孔隙率試驗潮濕硫(硫華)試驗[2]GB/T19351金屬覆蓋層金屬基體上金覆蓋層孔隙率的測定硝酸蒸汽試驗[3]ISO15720金屬涂層孔隙率試驗通過凝膠體電泳法測定金屬基材上金或鈀涂層的孔gel-bulkelectrography)[4]LEE,F.andTERNOWSKI,M.,ProceedingsNinthInternationalConferenceElectricalContactPhenomena,Chicago,1978,p.215.[5]CLARKE,M.,PorosityandPorosityTestsin"PropertiesofElectrodeposits,"editedbySard,Leidheiser