低温烧结纳米银焊膏在含氯环境中的腐蚀行为研究

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本文中针对烧结纳米银焊层在典型含氯环境中的耐蚀行为进行了研究。研究方法包括浸泡实验方法和电化学实验方法。通过实验,探索了烧结纳米银的孔隙率及微观烧结颈对烧结纳米银耐蚀性的作用规律;研究了烧结纳米银在不同pH值的含氯环境中的腐蚀行为。首先,本文采用浸泡实验和电化学腐蚀评定方法对不同烧结工艺下的烧结纳米银耐蚀性进行了评定,指导优化其烧结工艺,提高烧结纳米银耐蚀性。研究发现,烧结纳米银的耐蚀性与其孔隙率密切相关。例如,烧结过程升温速率越大,使得烧结纳米银孔隙率越小,导致其耐蚀性越好;烧结温度越高和时间越长,使得纳米银颗粒的烧结驱动力越大,导致烧结致密化程度越高,腐蚀速率越低。随后,本文还利用场发射扫描电镜(SEM),原子力显微镜(AFM),电化学阻抗谱(EIS),电感耦合等离子体光谱仪(ICP)等多种实验手段综合研究了腐蚀环境pH值对腐蚀速率的影响规律。研究发现,在碱性含氯腐蚀环境中,OH-在烧结纳米银表面吸附,与Cl-形成竞争吸附作用。OH-的吸附促进析氧反应的发生,OH-代替Ag失电子,从而抑制了Cl-对烧结纳米银的腐蚀。而吸附Cl-区域的Ag失掉电子,被腐蚀。因此,经碱性含氯溶液腐蚀后,烧结纳米银表面观察到局部腐蚀特征;在中性含氯腐蚀环境中,烧结纳米银以银离子的溶解为主要腐蚀形式,不会有大量腐蚀产物生成;在酸性含氯腐蚀环境中,烧结纳米银表面有大量腐蚀产物生成,但腐蚀产物不是致密的钝化膜,无法有效抑制银离子的进一步溶解。本文利用EIS研究并提出了烧结纳米银在不同pH值含氯环境中的可能腐蚀机制。EIS分析结果表明,烧结纳米银符合典型的多孔组织腐蚀行为。由于酸性含氯腐蚀环境中H+半径小,扩散速度快,容易进入孔洞内,内部的纳米银焊膏最先受到侵蚀。所以烧结纳米银外表面不会形成致密的腐蚀产物层,没有钝化现象的出现。
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