大气污染物硫酸铵和氯化钠混合盐粒沉降对电路板铜大气腐蚀的加速机制

图1 沉积不同比例混合盐粒的Cu梳齿电极在30 ℃下RH80%气候箱中暴露72 h后的EIS曲线

Fig.1 EIS plots of comb-like electrodes with surface deposition of different proportions of mixed salts after exposure for 72 h at 30 ℃ and RH80%

梳齿双电极探头属于对称同材质电极,其等效电路如图2所示。假定两电极 (WE1,WE2) 阻抗特性相同,因此单边Cu箔电极的阻抗应该是总阻抗值的一半。

图2

图2 对称铜梳齿电极在盐粒下的吸附薄液膜模型及相应的等效电路图

Fig.2 Schematic diagram of absorbed thin electrolyte layer on the symmetric comb-like electrode (a) and the corresponding equivalent circuit for EIS curve fitting (b)

当沉积盐粒中NaCl的量大于 (NH₄)₂SO₄时,由于NaCl在铜电极表面的临界潮解湿度 (RH76%) 较低,容易形成较厚的薄液膜 (TEL),此时Cu的电化学溶解速度较快,而氧扩散速度成为了瓶颈,因而在低频区出现代表氧扩散控制的Warburg阻抗,薄液膜形成示意图见图2a。当试样表面TEL因为NaCl沉降量下降而减薄时,Warburg阻抗相比R_ct逐步消失。图1中的EIS可采用图2b中的等效电路拟合,相应的拟合结果见表1。其中所有拟合结果均按对称电极等效电路进行修正,考虑到电容和电阻的串联特征,单边Cu电极的双电层电容C_dl=2C_t,电荷转移电阻R_ct=R_t/2,扩散阻抗W_d=W_T/2。其中C_t,R_t和W_d分别为梳齿双电极的总双电层电容、总电荷传递电阻和总Warburg扩散阻抗。

表1 沉积不同比例盐粒的梳齿铜电极在30 ℃,RH80%下暴露72 h后的EIS拟合结果

Table 1 Fitting results of EIS of comb-like Cu electrodes with surface deposition of different proportions of mixed salt particles after exposure at 30 ℃ and RH80% for 72 h

Ratio:NaCl / (NH₄)₂SO₄	R_TEL / Ω·cm²	R_ct / Ω·cm²	CPE_dl / F·cm^-2 Hz^1-n	CPE_dl-n	W / Ω·cm²
4:0	3.9	4811	1.79×10^-8	0.41	1.14×10⁴
3:1	5.2	5900	3.72×10^-7	0.54	2.88×10⁴
2:2	479	5.95×10⁴	1.25×10^-10	0.77	2.75×10⁵
1:3	94.37	1.09×10⁵	2.83×10^-8	0.73	2.81×10⁵
0:4	402.3	1.19×10⁶	7.74×10^-10	0.92	1.19×10⁴

新窗口打开| 下载CSV

由表1可以看出,随着盐粒中NaCl比例下降,液膜电阻R_TEL快速增加,表明TEL正在变薄,电极的R_ct随 (NH₄)₂SO₄比例增加而增加,说明 (NH₄)₂SO₄盐粒的加入,使电化学腐蚀受到了一定的抑制效果。

2.2 相对湿度的影响

图3显示了在30 ℃、不同湿度气候试验箱中,表面沉积40 µg/cm² (NH₄)₂SO₄或NaCl盐粒的Cu梳齿电极在2 h后的Bode图。

图3

图3 沉积40 µg/cm² (NH₄)₂SO₄或NaCl盐粒的铜梳齿电极在30 ℃,不同RH条件下暴露2 h后的Bode图

Fig.3 Bode plots of the comb-like Cu electrodes with surface deposition of 40 µg/cm² ammonium sulfate (a) and sodium sulfate (b) after exposure for 2 h at 30 ℃ under different humidity conditions

由图3a可以看出,当RH较低时,Cu电极阻抗较大,而当沉积 (NH₄)₂SO₄盐粒的铜电极RH为81%时相比80%低频处对应的阻抗值下降了两个数量级,腐蚀速率急剧增大,这表明 (NH₄)₂SO₄盐粒的临界RH可能是81%^[18]。在RH为80%时,由于未达到 (NH₄)₂SO₄的临界RH,梳齿电极表面仅存在岛状分布的微液滴,而不能形成连续薄液膜,从而导致在双电极间无法形成导电通路,如图2a。图3b表明沉积氯化钠盐粒的铜电极RH为80%时相比70%低频处对应的阻抗值下降了两个数量级,腐蚀速率急剧增大,电极表面形成连续薄液膜,促进了铜的大气腐蚀。所以在RH为80%的条件下,相同沉积量下,(NH₄)₂SO₄盐粒的存在会减缓NaCl引起的Cu腐蚀,可能的原因之一就是 (NH₄)₂SO₄的加入抑制了低湿度下NaCl的潮解。

为了验证高湿条件下 (NH₄)₂SO₄是否对铜梳齿电极的大气腐蚀依然存在抑制作用,比较了高湿条件下沉积不同盐粒的铜梳齿电极的EIS。图4为铜梳齿电极在30 ℃,RH90%条件下暴露3 d后表面的EIS变化,相应的阻抗拟合结果见表2。可见在高湿 (RH90%) 条件下,即当空气的RH大于 (NH₄)₂SO₄和NaCl盐粒的临界RH时,相比80%RH下的EIS (见图1),沉积相同比例混合盐粒的铜梳齿电极低频阻抗|Z^{|都下降了一个数量级,说明在高湿度条件下梳齿电极的大气腐蚀速率显著增大,这是由于当RH为90%时两种盐粒都会发生潮解,从而更易形成连续薄液膜,造成腐蚀加速。但与RH80%时的结果一样,在相同盐粒沉积量下,在NaCl中加入 (NH₄)₂SO₄会导致低频阻抗模值|Z^{|增加,即 (NH₄)₂SO₄抑制了NaCl盐粒对Cu大气腐蚀的促进作用。当RH<80%时,因为没有达到 (NH₄)₂SO₄盐粒的临界潮解点 (81% RH),(NH₄)₂SO₄加入反而使Cu电极表面无法形成连续薄液膜,从而抑制Cu的大气腐蚀。然而在90%RH高湿条件下,NaCl和 (NH₄)₂SO₄混合盐粒能快速吸潮,使铜电极表面形成连续薄液膜,促进大气腐蚀。但和RH=80%时的现象类似,(NH₄)₂SO₄的加入依然一定程度上抑制了Cu的大气腐蚀。}}

图4

图4 沉积不同比例混合盐粒的铜梳齿电极在30 ℃,RH90%气候箱中暴露72 h后的EIS曲线

Fig.4 EIS of the comb-like Cu electrodes with surface deposition of different proportions of mixed salt particles after exposure in the weathering chamber at 30 ℃ and RH90% for 72 h

表2 30 ℃,RH90%条件下表面沉积不同比例盐粒72 h时铜梳齿电极的EIS拟合结果

Table 2 Fitting results of comb-like Cu electrode after surface deposition with different proportions of mixed salt particles at 30 ℃ and RH90% for 72 h

Ratio of NaCl / (NH₄)₂SO₄	R_s / Ω·cm²	R_ct / Ω·cm²	C_dl / F·cm^-2 Hz^1-ⁿ	C_dl-n	W / Ω·cm²
4:0	5.6	613	1.001×10^-6	0.40	5.10×10³
3:1	10.8	2255	6.992×10^-6	0.57	9.95×10³
2:2	44.45	3248	7.882×10^-6	0.48	1.13×10⁵
1:3	99.8	824	5.292×10^-8	0.84	2.96×10⁴
0:4	174.3	6.05×10⁴	1.247×10^-10	0.85	1.52×10⁴

新窗口打开| 下载CSV

为了解释这一现象,我们在30 ℃,RH90%的条件下,将沉积不同比例盐粒的梳齿电极每隔2 h测量一次EIS,研究其腐蚀演变过程。图5为不同时刻的低频阻抗|Z|_{0.01 Hz}的曲线图。由图可见,24 h前,沉积40 µg/cm² (NH₄)₂SO₄盐粒的梳齿电极的|Z^{|_{0.01 Hz}值很低,接近于沉积40 µg/cm² NaCl盐粒的体系,说明在24 h之前沉积 (NH₄)₂SO₄盐粒的铜电极腐蚀速率也较大,但24 h后,仅沉积有 (NH₄)₂SO₄盐粒的Cu电极的|Z^{|_{0.01 Hz}迅速以指数增大,表明 (NH₄)₂SO₄显著抑制NaCl引起的大气腐蚀。下面对相同条件下,沉积不同比例Na₂SO₄和NaCl盐粒的铜梳齿电极进行EIS测试,结果如图6。可见同样比例下,相比沉积NaCl与 (NH₄)₂SO₄的混合盐粒,沉积Na₂SO₄和NaCl混合盐粒的铜梳齿电极的|Z^{|_{0.01 Hz}基本保持在一个数量级上,这说明SO₄^2-并不是产生这种抑制作用主因,很可能是由于NH₄⁺的影响。由于薄液膜中NH₄⁺会发生水解,解离后形成的NH₃·H₂O分子与Cu⁺之间存在较强的络合作用,再加上H⁺导致的薄液膜酸化,二者共同造成Cu₂(OH)Cl腐蚀产物层溶解,促进了Cu的初期电化学腐蚀,后期随着Cu(NH₃)₂⁺络离子水解而在电极表面形成致密的Cu₂O层,使铜基底受到保护。所以在相同沉积量下,(NH₄)₂SO₄的存在会抑制NaCl对Cu的腐蚀。从表2拟合结果可见,随着 (NH₄)₂SO₄盐粒的增加相应地弥散系数变大,说明电极表面电流更均匀,或者说腐蚀产物层变得更致密^[33]。}}}

图5

图5 沉积不同比例盐粒下铜梳齿电极在30 ℃,RH90%气候箱中暴露时低频阻抗随时间的变化

Fig.5 Time dependences of low-frequency impedance |Z|_{0.01 Hz} of the comb-like electrodes with surface deposition of different proportions of salt particles during exposure at 30 ℃ and RH90%

图6

图6 沉积不同比例硫酸钠,硫酸铵和NaCl盐粒的铜梳齿电极在30 ℃,RH90%条件下暴露时的|Z^{|_{0.01 Hz}对比图}

Fig.6 Comparison of |Z|_{0.01 Hz} of the comb-like electrodes with surface deposition of different proportions of sodium sulfate, ammonium sulfate and sodium chloride salt particles after exposure at 30 ℃ and RH90%

2.3 QCM增重曲线

QCM具有较高的重量感知精度,可以检测到石英晶片表面ng/cm²级的质量变化,被广泛应用于原位腐蚀动力学过程研究^[34-37]。本文采用QCM研究了30 ℃,RH90%条件下沉积不同比例盐粒的镀铜晶片的增重曲线 (图7),可以看出,无论是NaCl或 (NH₄)₂SO₄单独沉积时对Cu造成的腐蚀增重最大,且NaCl造成的腐蚀增重远大于 (NH₄)₂SO₄盐粒造成的,说明NaCl盐粒对铜的腐蚀促进作用更强。由图7a可知,沉积 (NH₄)₂SO₄盐粒的镀铜晶片在前期腐蚀速率很大,尤其是单独沉积 (NH₄)₂SO₄盐粒的体系,20 h后腐蚀增重就到了平台区,随后趋于平稳,说明 (NH₄)₂SO₄盐粒的存在会迅速促进Cu的初期腐蚀,但随后Cu面就生成具有保护性的腐蚀产物层,腐蚀速率迅速下降,这与图5中20 h后沉积 (NH₄)₂SO₄盐粒的铜电极低频阻抗突然增加的现象一致。

图7

图7 沉积不同比例盐粒的QCM镀铜晶片在30 ℃,RH 90%条件下暴露时的增重曲线

Fig.7 Mass gains of Cu-plated quartz crystal with surface deposition of different proportion of salt particles during exposure at 30 ℃ and RH90%

当两种盐粒共同沉积时,如沉积30 µg/cm² (NH₄)₂SO₄和10 µg/cm² NaCl盐粒所造成的腐蚀增重相比单独沉积40 µg/cm² (NH₄)₂SO₄盐粒时增重量减少,而同比沉积20 µg/cm² (NH₄)₂SO₄和20 µg/cm² NaCl的腐蚀增重最小 (图7b),这说明NaCl和 (NH₄)₂SO₄盐粒共存时,相比单独盐粒存在时反而会减缓铜的大气腐蚀,尤其是当这两种盐粒沉积量相同时腐蚀抑制作用最强。即相同沉积量下,腐蚀性由高到低顺序为：NaCl>(NH₄)₂SO₄>(NH₄)₂SO₄+NaCl,分析原因可能有两个因素：(NH₄)₂SO₄盐粒沉积会促进铜表面生成具有保护性的腐蚀产物层,从而减缓腐蚀；其次是混合盐粒占比相近时,会提高其潮解点即临界相对湿度,导致薄液膜不容易形成,因而腐蚀速率下降。图7b表明在相同时间段内,NaCl占比大的混合盐粒对Cu的腐蚀性比 (NH₄)₂SO₄占比大的混合盐粒强,其中当两种盐粒占比相同时其腐蚀性最小,相对于单纯NaCl体系,腐蚀速率下降了84%。

2.4 TER测试分析

30 ℃,RH90%条件下,沉积不同比例盐粒铜试样的厚度损失和腐蚀速率变化情况,结果如图8所示,由图8a可见,当沉积量相同时,沉积单一盐粒的Cu腐蚀减薄量最大,且NaCl盐粒的腐蚀性大于 (NH₄)₂SO₄盐粒。当两种盐粒共同存在时,Cu腐蚀主要受占比较大的组份影响,比如当沉积30 µg/cm² NaCl和10 µg/cm² (NH₄)₂SO₄时,相当于减少了NaCl的沉积量,即 (NH₄)₂SO₄盐粒的存在抑制了NaCl盐粒的腐蚀,使Cu箔厚度损失量下降；同样3∶1比例下,当NaCl占主导时Cu箔厚度损失大于 (NH₄)₂SO₄占主导时的状态。当两种盐粒比例相同 (2∶2) 时,Cu箔的厚度损失最小,这与QCM测量的腐蚀增重曲线规律基本一致。

图8

图8 在30 ℃和RH90%条件下暴露时Cu箔的厚度损失以及腐蚀速率随时间及盐粒比例的变化曲线

Fig.8 Variations of thickness loss (a, c) and corrosion rate (b) of thin Cu electrical resistance probe with corrosion time and proportion of deposited salt particles during exposure at 30 ℃ and RH90%

由图8b可见,前24 h单独沉积 (NH₄)₂SO₄盐粒的腐蚀速率最高,这是由于腐蚀初期NH₄⁺水解产生的氨分子与Cu形成配合物促进了其溶解^[30]：

N {H_{4}}^{+} + 2 H_{2} O \to N H_{3} \cdot H_{2} O + H_{3} O^{+}

(1)

C u + 2 N H_{3} \to C u (N H_{3} {)_{2}}^{+} + e^{-}

(2)

然后反应生成的Cu(I) 离子与水分子发生反应生成腐蚀产物Cu₂O：

2 C u (N H_{3} {)_{2}}^{+} + H_{2} O \to C u_{2} O + 2 H^{+} + 4 N H_{3}

(3)

而在24 h后,单独沉积NaCl的铜箔腐蚀速率变得最高,与QCM增重结果一致,这可能是由于 (NH₄)₂SO₄盐粒的存在使铜表面迅速生成具有保护性的腐蚀产物层,从而降低了Cu的腐蚀速率,此外随着NH₄⁺的消耗,(NH₄)₂SO₄对Cu初期大气腐蚀的促进作用也随之下降。

当两种盐粒混合存在时,如沉积30 µg/cm² NaCl和10 µg/cm² (NH₄)₂SO₄时,在30 h前,该混合盐粒对铜的腐蚀比单一40 µg/cm² NaCl盐粒高,说明在腐蚀前期 (NH₄)₂SO₄与NaCl协同促进了Cu腐蚀,而30 h后,情况发生反转,混合盐粒的腐蚀性反而低于单一NaCl盐粒,表明此时 (NH₄)₂SO₄盐粒抑制了NaCl对Cu的腐蚀,这还是由于 (NH₄)₂SO₄存在促使铜表面生成了保护性腐蚀产物膜。图8c为腐蚀深度随不同比例盐粒的变化情况,可以看出两种盐粒的比例对其腐蚀性影响呈“V”型变化,在沉积相同量盐粒时,当两种盐粒比例相等时腐蚀性最低,任何一种盐粒浓度增加都会造成腐蚀性增加,且NaCl增量加大的一侧对Cu的腐蚀性更强,这与QCM (图8b) 结果基本一致。

2.5 腐蚀产物的表征

30 ℃,RH90%条件下,沉积不同比例盐粒的Cu在腐蚀72 h之后腐蚀产物的XRD如图9所示。不同试样在43.4°、50.3°和74.0°均出现了典型单质Cu的峰信号,对应着铜基底,且在29.6°、36.5°、42.4°、61.5°处均存在Cu₂O的特征峰,这是由于铜基底上不同比例盐粒的存在促进了Cu的腐蚀,在沉积NaCl或混合盐粒Cu试样表面的腐蚀产物成分不随盐粒成分而改变,但在沉积 (NH₄)₂SO₄盐粒的铜试样表面,除了Cu峰和Cu₂O的特征峰,在16.5°、24.8°处还出现了Cu₅(SO₄)₂(OH)₆·5H₂O的特征峰,说明 (NH₄)₂SO₄盐粒会促使Cu生成羟基硫酸铜类的腐蚀产物。

图9

图9 表面沉积不同比例盐粒的铜片在30 ℃,RH90%条件下暴露72 h后的腐蚀产物XRD图

Fig.9 XRD patterns of corrosion products formed on Cu specimen deposited with different proportions of salt particles after exposure at 30℃ and RH90% for 72 h

在Cu的大气腐蚀过程中,NH₄⁺的存在会促使铜生成Cu₂O腐蚀产物,而随着腐蚀过程的进行,Cu试样表面逐渐会形成以CuSO₄为溶质的薄液膜,最后与OH^-反应生成碱式硫酸铜腐蚀产物。

2 C u^{+} \to C u + C u^{2 +}

(4)

5 C u^{2 +} + 6 O H^{-} + 2 S O_{4}^{2 -} \to C u_{5} (S O_{4})_{2} {(O H)}_{6}

(5)

Cu大气腐蚀的阴极反应为氧的还原：

O_{2} + H_{2} O + 4 e^{-} \to 4 O H^{-}

(6)

Cl^-对Cu具有很强的腐蚀催化作用：

C u + C l^{-} \to C u C l + e^{-}

(7)

C u C l + C l^{-} \to C u C l_{2}^{-}

(8)

C u C l_{2}^{-} + \frac{1}{2} H_{2} O \to \frac{1}{2} C u_{2} O + 2 C l^{-} + H^{+}

(9)

沉积不同比例盐粒铜试样表面腐蚀产物的XRD结果进一步证明了上述Cu初期大气腐蚀的机制。

为了进一步确定沉积不同盐粒Cu表面腐蚀产物的成分,通过XPS对其分析,如图10所示。可见在不同铜试样的Cu 2p谱中,932.6和952.6 eV处的峰为Cu 2p_3/2和Cu 2p_1/2的Cu⁺特征峰,表明腐蚀产物中Cu₂O的存在,位于934.9和955.2 eV处的峰为Cu 2p_3/2和Cu 2p_1/2的Cu²⁺特征峰,在C 1s谱中,沉积不同盐粒铜试样表面在288.6 eV处都出现了CO₃^2-的特征峰,说明腐蚀产物中可能有微量碱式碳酸铜的存在,这是由于空气中的少量CO₂吸附在薄液膜中导致的。在S 2p谱中,沉积NaCl和混合盐粒的铜试样表面均未出现特征峰,而在沉积 (NH₄)₂SO₄的铜试样表面在168.9 eV处出现了SO₄^2-的特征峰,其与Cu²⁺形成碱式硫酸铜,这与XRD结果一致。

图10

图10 沉积40 µg/cm² NaCl,NaCl: (NH₄)₂SO₄ (1:1),(NH₄)₂SO₄的Cu在30 ℃和RH90%条件下暴露3 d后表面XPS谱图

Fig.10 XPS spectra of Cu 2P, S 2P, C 1s of Cu specimen deposited with 40 µg/cm² NaCl, mixture of NaCl and (NH₄)₂SO₄ (1:1) and (NH₄)₂SO₄ after exposure at 30 ℃ and RH90% for 3 d

图11分别为未沉积盐粒的洁净铜表面和沉积不同比例盐粒铜表面在30 ℃,RH90%条件下,腐蚀3 d后的ESEM形貌图。未沉积盐粒的铜表面在3 d后表面只有因打磨产生的划痕,未见明显腐蚀产物,而沉积不同比例盐粒的铜在暴露3 d后,其表面产生了大量的腐蚀产物。如图11b和c,尤其是在NaCl盐粒沉积为主的铜表面生成了许多颗粒状的腐蚀产物,这种松散的腐蚀产物层显然无法形成良好阻隔层,而如图11e和f是以 (NH₄)₂SO₄盐粒为主的铜表面形貌,可见形成了比较致密的腐蚀产物层,这可能对NaCl盐粒腐蚀有一定的阻隔作用。

图11

图11 未沉积和沉积不同比例盐粒的铜试样在30 ℃和RH90%条件下暴露3 d后的微观腐蚀形貌

Fig.11 Corrosion morphologies of copper specimens deposited with the mass ratio of NaCl 0:0 (a), 4:0 (b), 3:1 (c), 2:2 (d), 1:3 (e) and 0:4 (f) of salt particles after exposure at 30 ℃ and RH90% for 3 d

3 结论

(1) 采用电化学阻抗梳齿探头、薄膜电阻探针和石英晶体微天平等技术,在环境试验箱中研究了不同温湿度大气环境下电路板铜的加速腐蚀过程,相比传统人工液膜下的模拟大气腐蚀研究,直接大气腐蚀测量更能反映电路板铜在真实大气环境下的腐蚀行为。

(2) NaCl和 (NH₄)₂SO₄盐粒对Cu的大气腐蚀加速作用有显著差异,当二者共存时,相比单独组分盐粒,相同沉积量下混合盐粒对Cu的大气腐蚀加速作用会减弱,尤其是当两种盐粒沉积量相同时,对铜的腐蚀性最弱,表明 (NH₄)₂SO₄盐粒可以抑制NaCl盐粒的腐蚀。

(3) 由TER可知,在30 h前,(NH₄)₂SO₄和NaCl混合盐粒对Cu的大气腐蚀具有协同促进作用,其腐蚀速率大于单一沉积NaCl盐粒的铜试样；30 h后,沉积混合盐粒铜大气腐蚀速率相比单独沉积NaCl盐粒时受到抑制。

(4) 微观形貌与分析表明,(NH₄)₂SO₄水解产生的NH₃·H₂O对Cu初期腐蚀有强烈促进作用,随后Cu(NH₃)₂⁺的水解有助于生成致密的Cu₂O腐蚀产物层,从而抑制Cu的大气腐蚀；单纯NaCl盐粒存在时,生成的Cu(OH)Cl腐蚀产物不具有保护性,而当沉积等量的 (NH₄)₂SO₄和NaCl的等比例混合盐粒时,有助于生成致密Cu₂O保护层,从而表现出最低腐蚀性。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

Gil

, Calderón

J A

, Buitrago

C P

, et al.

Indoor atmospheric corrosion of electronic materials in tropical-mountain environments

[J]. Corros. Sci., 2010, 52: 327

[2]

Xiao

, Gao

, Yan

L D

, et al.

Atmospheric corrosion factors of printed circuit boards in a dry-heat desert environment: salty dust and diurnal temperature difference

[J]. Chem. Eng. J., 2018, 336: 92

[3]

Pei

Z B

, Cheng

X Q

, Yang

X J

, et al.

Understanding environmental impacts on initial atmospheric corrosion based on corrosion monitoring sensors

[J]. J. Mater. Sci. Technol., 2021, 64: 214

[4]

Huang

H L

, Guo

X P

, Zhang

G A

, et al.

The effects of temperature and electric field on atmospheric corrosion behaviour of PCB-Cu under absorbed thin electrolyte layer

[J]. Corros. Sci., 2011, 53: 1700

[5]

Yan

L D

, Xiao

, Yi

, et al.

The corrosion behavior of PCB-ImAg in industry polluted marine atmosphere environment

[J]. Mater. Des., 2017, 115: 404

[6]

Ding

K K

, Li

X G

, Xiao

, et al.

Electrochemical migration behavior and mechanism of PCB-ImAg and PCB-HASL under adsorbed thin liquid films

[J]. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2015, 25: 2446

[7]

Xiao

, Dong

C F

, Li

X G

, et al.

Effect of deposition of NaCl on the initial atmospheric corrosion of Q235

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2006, 26: 26

肖葵, 董超芳, 李晓刚等.

NaCl颗粒沉积对Q235钢早期大气腐蚀的影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2006, 26: 26

[8]

Badilla

G L

, Samaniego

E R

, Perea

S L T

, et al.

Characterization of copper sulfides formed in MEMS connections by atmospheric corrosion in indoor of electronics industry of arid and marine environments

[J]. IFAC Proceed. Vol., 2013, 46: 24

[9]

Sonawane

P D

, Raja

V K B

, Gupta

Mechanical properties and corrosion analysis of lead-free Sn-0.7Cu solder CSI joints on Cu substrate

[J]. Mater. Today: Proceed., 2021, 46: 1101

[10]

Perveen

, Bridges

G E

, Bhadra

, et al.

Corrosion potential sensor for remote monitoring of civil structure based on printed circuit board sensor

[J]. IEEE Trans. Instrum. Meas., 2014, 63: 2422

[11]

Minzari

, Jellesen

M S

, Møller

, et al.

On the electrochemical migration mechanism of tin in electronics

[J]. Corros. Sci., 2011, 53: 3366

[12]

X Y

, Wang

Z H

, Lu

Z H

In situ investigation of atmospheric corrosion behavior of copper under thin electrolyte layer and static magnetic field

[J]. Microelectron. Reliab., 2020, 108: 113630

[13]

X Y

, Wang

Z H

, Lu

Z H

Atmospheric corrosion behavior of copper under static magnetic field environment

[J]. Mater. Lett., 2020, 266: 127472

[14]

Zhong

X K

The corrosion and electrochemical migration of tin under thin electrolyte layers

[D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2014

钟显康

薄液膜下锡的腐蚀和电化学迁移行为及机理

[D]. 武汉: 华中科技大学, 2014

[15]

Zhong

X K

, Zhang

G A

, Qiu

Y B

, et al.

In situ study the dependence of electrochemical migration of tin on chloride

[J]. Electrochem. Commun., 2013, 27: 63

[16]

Zhang

, Wang

Z Y

, Zhao

C Y

, et al.

Corrosion behavior of Q235 steel and weathering steel in simulated marine industry atmosphere

[J]. Mater. Protect., 2015, 48(2): 19

张琳, 王振尧, 赵春英等.

模拟海洋工业大气环境中Q235钢及耐候钢的腐蚀行为

[J]. 材料保护, 2015, 48(2): 19

[17]

Guo

M X

, Pan

, Wang

Z Y

, et al.

A study on the initial corrosion behavior of carbon steel exposed to a simulated coastal-industrial atmosphere

[J]. Acta Metall. Sin., 2018, 54: 65

郭明晓, 潘晨, 王振尧等.

碳钢在模拟海洋工业大气环境中初期腐蚀行为研究

[J]. 金属学报, 2018, 54: 65

DOI [本文引用: 1]

采用失重分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析及电化学测试分析方法对Q235碳钢在模拟海洋工业大气环境中的初期腐蚀历程和机理开展深入研究,并着重探究了不同比例SO2和Cl-的协同效应对碳钢初期腐蚀行为机制的影响。结果表明,Q235碳钢在模拟海洋工业大气环境中的初期腐蚀呈现由加速过程向减速过程转化的特点,且加速过程的腐蚀动力学仍遵循幂函数规律D=Atn;腐蚀24 h后,腐蚀产物呈现双层结构,即疏松的外层和相对致密的内层。SO2和Cl-的协同效应会加速碳钢的腐蚀,但二者比例的变化对碳钢腐蚀失重影响并不明显,也没有改变腐蚀产物成分,SO2促使碳钢腐蚀形态趋向于均匀腐蚀。

[18]

Study on the corrosion mechanism of pure copper in the presence of ammonium sulfate

[D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2018

[本文引用: 2]

李坤

硫酸铵对纯铜腐蚀过程影响机理的研究

[D]. 北京: 中国科学院大学, 2018

[本文引用: 2]

[19]

Fan

Y M

, Liu

, Li

S M

, et al.

Evolution of rust layers on carbon steel and weathering steel in high humidity and heat marine atmospheric corrosion

[J]. J. Mater. Sci. Technol., 2020, 39: 190

[20]

Wang

M N

, Qiao

, Jiang

X L

, et al.

Microstructure induced galvanic corrosion evolution of SAC305 solder alloys in simulated marine atmosphere

[J]. J. Mater. Sci. Technol., 2020, 51: 40

[21]

Y T

, Dong

P F

, Jiang

, et al.

Corrosion behavior of riveted joints of TC4 Ti-alloy and 316L stainless steel in simulated marine atmosphere

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2020, 40: 167

胡玉婷, 董鹏飞, 蒋立等.

海洋大气环境下TC4钛合金与316L不锈钢铆接件腐蚀行为研究

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40: 167

[22]

D M

, Cheng

R Y

, Du

X Q

, et al.

Review on atmospheric corrosion of copper and copper alloys

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2014, 34: 389

齐东梅, 成若义, 杜小青等.

Cu及其合金的大气腐蚀研究现状

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2014, 34: 389

[23]

Liu

Y W

, Wang

Z Y

, Cao

G W

, et al.

Study on corrosion behavior of zinc exposed in coastal-industrial atmospheric environment

[J]. Mater. Chem. Phys., 2017, 198: 243

[24]

Pan

, Lv

W Y

, Wang

Z Y

, et al.

Atmospheric corrosion of copper exposed in a simulated coastal-industrial atmosphere

[J]. J. Mater. Sci. Technol., 2017, 33: 587

[25]

Hao

, Zhang

S X

, Dong

J H

, et al.

Evolution of atmospheric corrosion of MnCuP weathering steel in a simulated coastal-industrial atmosphere

[J]. Corros. Sci., 2012, 59: 270

[26]

Schindelholz

E J

, Cong

, Jove-Colon

C F

, et al.

Electrochemical aspects of copper atmospheric corrosion in the presence of sodium chloride

[J]. Electrochim. Acta, 2018, 276: 194

[27]

Wan

, Ma

X Z

, Miao

C H

, et al.

Inhibition of 2-phenyl imidazoline on chloride-induced initial atmospheric corrosion of copper by quartz crystal microbalance and electrochemical impedance

[J]. Corros. Sci., 2020, 170: 108692

[28]

Chen

Z Y

, Zakipour

, Persson

, et al.

Effect of sodium chloride particles on the atmospheric corrosion of pure copper

[J]. Corrosion, 2004, 60: 479

[29]

Lobnig

R E

, Frankenthal

R P

, Siconolfi

D J

, et al.

The effect of submicron ammonium sulfate particles on the corrosion of copper

[J]. J. Electrochem. Soc., 1993, 140: 1902

[30]

Lobnig

R E

, Frankenthal

R P

, Siconolfi

D J

, et al.

Mechanism of atmospheric corrosion of copper in the presence of submicron ammonium sulfate particles at 300 and 373 K

[J]. J. Electrochem. Soc., 1994, 141: 2935

DOI URL [本文引用: 2]

[31]

Wan

, Hou

, Zhang

Z F

, et al.

Monitoring of atmospheric corrosion and dewing process by interlacing copper electrode sensor

[J]. Corros. Sci., 2019, 150: 246

[32]

Wan

, Dong

Z H

, Guo

X P

Investigation on initial atmospheric corrosion of copper and inhibition performance of 2-phenyl imidazoline based on electrical resistance sensors

[J]. Mater. Chem. Phys., 2021, 262: 124321

DOI URL [本文引用: 2]

[33]

Qiao

, Wang

M N

, Hao

, et al.

In-situ EIS study on the initial corrosion evolution behavior of SAC305 solder alloy covered with NaCl solution

[J]. J. Alloy. Compd., 2021, 852: 156953

[34]

, Li

, Bai

, et al.

Initial atmospheric corrosion of zinc in presence of Na₂SO₄ and (NH₄)₂SO₄

[J]. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2006, 16: 887

[35]

, Li

, Bai

, et al.

Effects of NaCl and NH₄Cl on the initial atmospheric corrosion of zinc

[J]. Corros. Sci., 2005, 47: 2832

[36]

Wadsak

, Schreiner

, Aastrup

, et al.

Combined in-situ investigations of atmospheric corrosion of copper with SFM and IRAS coupled with QCM

[J]. Surf. Sci., 2000, 454-456: 246

[37]

Wiesinger

, Schreiner

, Kleber

Investigations of the interactions of CO₂, O₃ and UV light with silver surfaces by in situ IRRAS/QCM and ex situ TOF-SIMS

[J]. Appl. Surf. Sci., 2010, 256: 2735