GBT 43102-2023 金属覆盖层孔隙率试验用亚硫酸-二氧化硫蒸汽测定金或钯镀层孔隙率（正式版）

金属覆盖层孔隙率试验用亚硫酸/二氧化硫蒸气测定金或钯镀层孔隙率coatingsbysulfurousacid/sulfurdioxidevapour2023-09-07发布前言 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4试验装置 24.1试验容器 24.2试样夹具或支架 4.3体视显微镜 2 6安全隐患 27程序 7.1清洗 27.2试验环境条件 37.3操作顺序 3 39精确度 410试验报告 4附录A(资料性)意义和用途 参考文献 61GB/T43102—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件修改采用ISO15721:2001《金属覆盖层孔隙率试验用亚硫酸/二氧化硫蒸气测定金或本文件与ISO15721:2001的技术差异及其原因如下：——用规范性引用的GB/T12334替换了ISO2064,ISO2080替换了ISO2079(见第3章),以适——增加了亚硫酸的安全要求(见第5章),以符合国内技术条件；——调整了试验程序安全要求(见6.1、6.3),以符合我国技术条件；——调整7.1的注1、注2和8.1的注为相应章条段落。本文件做了下列编辑性改动：——增加了附录A提及描述；——将7.2标题改为试验环境条件；——增加了7.3的引导语。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会(SAC/TC57)归口。本文件起草单位：武汉材料保护研究所有限公司、国网湖北省电力有限公司电力科学研究院、安徽圳)有限公司、东莞宜安科技股份有限公司。GB/T43102—2023本试验方法利用浓亚硫酸(H₂SO₃),根据平衡反应放出二氧化硫(SO₂)气体：H₂SO₃=SO₂+H₂O,测定金或钯镀层孔隙率。该方法可以根据暴露试样的孔隙率调节试样的暴露时间。气体与易腐蚀的基体金属反应，在孔隙处生成的反应产物离散地分布在金或钯镀层的表面。可利用透镜或低倍立体显微镜对单个腐蚀斑点进本试验方法适用于电触点中常用的铜、镍及其合金基体上含有95%或更多的金或钯的覆盖层。本试验具有破坏性，因为它通过腐蚀产物污染表面而揭示孔隙的存在，并且它在孔隙位置或在未镀区域的边界处削弱了保护的覆盖层。本试验方法能够检测几乎所有的孔隙或与基底或底镀层金属发生腐蚀反应的其他缺陷。本试验快速、简单且廉价。此外，它能用在具有复杂几何形状的触点上，例如针座(它可用于打开具有深凹槽的触点结构，以允许二氧化硫与内部有效表面反应)。测定金属覆盖层(金或钯)的意义和用途见附录A。1金属覆盖层孔隙率试验用亚硫酸/二氧化硫蒸气测定金或钯镀层孔隙率警告——本文件并不旨在解决与其使用有关的所有安全问题(若有)。本文件的使用者有责任在使用本文件前建立适当的安全健康措施并确定监管制度。具体条款见第6章。1范围本文件规定了利用亚硫酸/二氧化硫蒸气测定金或钯镀层孔隙率的设备和方法，特别是用于测定电触头上的电镀层和包金层孔隙率的设备与方法。本文件不适用于孔隙率具体数值的符合性判定。本文件不适用于通过孔隙的位置和腐蚀产物来预测镀层触点的电性能。本文件适用于定量描述孔隙率小于100/cm²的金或钯镀层。本文件适用于定性描述与比较孔隙率大于或等于100/cm²的金或钯镀层。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T12334金属和其他非有机覆盖层关于厚度测量的定义和一般规则(GB/T12334—2001,ISO2064:1996,IDT)ISO2080金属及其他无机覆盖层表面处理术语(Metallicandotherinorganiccoatings—Surfacetreatment,metallicandotherinorganiccoatings—Vocabulary)注：GB/T3138—2015金属及其他无机覆盖层表面处理术语(ISO2080:2008,IDT)ISO10308金属覆盖层孔隙率试验评述(Metalliccoatings—Reviewofporositytests)3术语和定义GB/T12334、ISO2080和ISO10308界定的以及下列术语和定义适用于本文件。蒸气试验暴露之后，突出于或附着于覆盖层表面的由孔隙中析出的反应物。金属覆盖层metalliccoating覆盖于基体上的电沉积层、包覆层或其他金属层。覆盖层中存在的能使各种底层金属暴露出来的任何不连续、裂纹或孔洞。24试验装置4.1试验容器选用适当尺寸并带有气密盖的玻璃或丙烯酸树脂的容器，如容量为9L～10L的玻璃干燥器。其腔室中空气空间(cm³)与生成溶液(亚硫酸)表面积(cm²)数值之比不应超过25±1。4.2试样夹具或支架试样夹具或支架由玻璃、聚四氟乙烯或其他惰性材料制作。关键是试样的安置要保证气体循环不受阻。试样距容器壁应不小于25mm,距溶液表面应不小于75mm。试样的测量面之间应彼此相距不小于12mm。注：不采用遮挡超过液面横截面积30%的瓷板或其他构件。以确保在试验过程中，容器内的空气和蒸气的流动不会受到限制。孔隙计数应利用具有放大10倍的放大率的仪器。为了方便定位接触区域或其他重要测量区域，体视显微镜也可用能倾斜照明试样表面的可移动照明源。亚硫酸释放的二氧化硫气体具有毒性、腐蚀性和刺激性。亚硫酸应在通风柜中处理和使用。在开始试验之前，应进行适当的准备以处理试验中使用的200mL～500mL亚硫酸。6安全隐患6.1应在清洁的工作通风柜中执行第7章的试验程序。排放的SO₂气体具有毒性、腐蚀性和刺激性。6.2在进行试验时，要注意保证通风柜中的容器壁不出现明显冷却，因为容器壁的冷却可导致相对湿度提高而加速试验。通常是将反应容器封装在具有松配合盖的盒子中，并且在测试期间将盒子保持在6.3在操作过程中，应遵守常规预防措施。特别是要戴上完全封闭眼睛的护目镜，并配有随时可用的试样要避免任何不必要的处理，只能用镊子、显微镜目镜绢布或清洁柔软棉质手套接触试样。在试验前，采用体视显微镜(4.3)放大10倍检查试样表面有无颗粒物质存在；若有，则用清洁无油的空气吹扫颗粒。然后使用不含氯代烃、氯氟烃(CFCs)或其他已知破坏臭氧化合物的溶剂或溶液清洗样品，以彻底清洗已去除颗粒的试样。如果颗粒去除不成功，需要更换样品重新清洗，直至试样表面无颗粒物质存在。对于具有轻度至中度表面污染的镀层，建议采用下列程序进行清洗操作。a)如果在不同清洗步骤中有可能会损坏测量面，应将各个触点分开。3b)在含有弱碱性(pH7.5～10)热(65℃~85℃)溶液中，超声波清洗试样5min。c)超声波清洗后，用自来水冲洗试样至少5s。d)在去离子水中超声清洗试样2min,清除残留的清洗剂。e)浸入甲醇或异丙醇中，超声清洗至少30s,除去样品中的水分。f)取出并干燥样品，直到完全蒸发。如果使用吹风作为干燥的辅助手段，则空气应无油、清洁和干燥。g)清洁后，请勿用裸露的手指触摸试样的测量面。h)再次检查试样表面(放大10倍)是否有颗粒物。如果发现还有颗粒，请重复清洗步骤。表面清洁度是极其重要的：污染物，如电镀盐、有机薄膜和金属薄片在试验中可能给出错误的缺陷指对于具有腐蚀抑制、润滑剂涂层或两者都有的试样，测定其在SO₂气氛中的功效则可略去清洗步骤。7.2试验环境条件除非另有规定，试验温度应为23℃±3℃,试验容器中的相对湿度应不大于60%。如果相对湿度大于60%,应停止试验。操作顺序符合下列规定。a)在通风柜中，将亚硫酸(H₂SO₃)小心地添加到清洁干燥的试验容器底部，宜用试样夹具(4.2)放置试样，并盖上盖子。在添加H₂SO₃和置入试样时，要确保环境相对湿度不大于60%。b)试样暴露时间：金镀层厚度≥1.25μm,试样暴露于试验环境时间为120min;金镀层厚度<1.25μm,暴露时长为90min;钯镀层暴露时长为60min。c)在试验结束时取出试样，使其在通风柜中放置10min±5min。d)用夹具将试样放入烘箱中于125℃±5℃干燥15min±5min,使孔隙腐蚀产物进行显现以便于检查。e)每天试验结束时要以安全的方式处理亚硫酸。如果实验容器在两次试验之间保持密闭，并且肉眼看不到变色或污染，则当天可以重复使用试验溶液进行试验。8检查8.1使用平行的白炽灯照明，在光束倾斜角小于15°的情况下，放大10倍数计数各孔隙腐蚀产物。从孔隙处突出的腐蚀产物反映孔隙所在的位置，因为在镍基的金或钯覆盖层，这些固体的腐蚀产物可能是透明的，所以计数要特别谨慎，特别是对粗糙表面和弯曲面更要谨慎。当一个腐蚀产物超过一半落在测量区域内，则应测量并计数。除非另有规定，那些起始于测量区域之外但延伸到测量区域内、且形状不规则的腐蚀产物(见图1),则不应计数。然而，若测试区域较小或腐蚀产物覆盖了大部分测量区域，则应计数。4GB/T43102—2023标引序号说明：1——测量区域；如果腐蚀产物处于测量区边缘或在测量区域之外连续存在，则不计数。图1测量区域边界的腐蚀产物计数计数时可符合下列规定。a)只计算凸出表面的腐蚀产物。污迹不能计数。b)采用温和空气除尘能易于去除的松散污染物不被认为是腐蚀产物。c)对于不确定的孔隙，在灯光下转动试样改变角度，擦亮的黄金能呈现黑色斑点。8.2若没有其他说明，孔径应据腐蚀产物的最长直径定义，直径小于0.05mm的腐蚀产物不应计数。显微镜目镜中的标线可用于计数和定尺寸。注：若将腐蚀产物按尺寸列表，一种有用的按尺寸大小排列的方法是按3个尺寸范围将孔隙分类列表，即；a)(近似)直径≤0.12mm;b)0.12mm<直径≤0.40mm;c)直径>0.40mm。8.3孔隙腐蚀产物的可接受数量、尺寸和位置应符合相应图纸或规范的规定，或生产商和用户的约定。9精确度利用具有镍底层的镀金电触头研究本试验方法的精确度。由3个独立实验室在相同的试验条件下分别进行4次试验，同一实验室的试验结果数据变化系数均低于20%,而不同实验室之间试验结果的数据变化系数的精确度较差。试验报告应包含以下信息：a)本文件编号GB/T43102;b)使用的清洗程序；c)基体和任何中间层的性质；d)覆盖层的特性；e)试验用的溶液；f)试验环境条件(见7.2);g)暴露于试验环境的时间；i)相关产品标准中规定的孔隙腐蚀产物的可接受的数量、位置、颜色和尺寸。5(资料性)意义和用途金覆盖层通常用于可分式电气接插件和其他器件的触头。暴露触头上应用得最多的是电沉积形态的金，尽管在触头表面上采用包金或焊金。金的固有特性使其能阻止形成会影响可靠接触效果的绝缘钯覆盖层有时作为触头和类似的电子元件表面上金覆盖层的替代物，有电沉积形态、嵌入物形态或包覆金属形态。该试验方法特别适用于测定钯覆盖层中的孔隙率，在本方法规定的试验条件下，所使用的反应性气氛不会侵蚀钯。而GB/T19351中提及的硝酸蒸气试验方法就不能用于确定钯覆盖层的孔隙率，因为钯覆盖层容易受到硝酸(HNO₃)和其他强氧化剂的侵蚀。为了保证金或钯覆盖层的固有的特性，除非能做到将触头在与环境隔离的结构中使用，或采用沉积层表面防腐蚀处理，否则这些镀层上能使金属基体和底镀层暴露的孔隙、裂纹和其他缺陷极微或没有。镀层中允许的孔隙率取决于环境对底镀层或基体的严酷程度，诸如用于触点紧密配合的力等触头装置孔隙数量很少，而且位于配合表面接触区域之外，则允许其存在。若采用的方法能精确地确定孔隙的位置和数量，则这些方法最适用于测定接触表面孔隙。接触表面往往是弯曲或形状不规则的表面，试验方法宜适应此情况，此外，孔隙度测定试验的严格性可从能够检测到所有孔隙度的程序变化到仅检测到高度多孔条件的程序。通过特定试验揭示的孔隙率水平与接触性能的关系由这些试验的用户借助实际经验或靠判断来确定。因此，金属覆盖层中不存在孔隙可能是一些应用的要求，而在接触区域中存在一些孔隙却可能是被6[1]GB/T18179金属覆盖层孔隙率试验潮湿硫(硫华)试验[2]GB/T19351金属覆盖层金属基体上金覆盖层孔隙率的测定硝酸蒸汽试验[3]ISO15720金属涂层孔隙率试验通过凝胶体电泳法测定金属基材上金或钯涂层的孔gel-bulkelectrography)[4]LEE,F.andTERNOWSKI,M.,ProceedingsNinthInternationalConferenceElectricalContactPh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