铝外壳上固定铜柱引起电化学腐蚀如何解决
产品使用铝壳,在壳上有一些孔,通过M3铜柱和PCB的镀锡焊盘连接。M3铜柱还具有导电功能(将PCB上10MHZ左右大功率射频信号地和外壳连接)
发现一部分产品的铜柱连接位置,铝件有轻微腐蚀。
经分析是铜铝接触面的电化学腐蚀。
目前解决方案有几个:
1更换为镀镍螺柱。这个料比较常见,但查了资料镀镍导电性比铜差,担心引起射频损耗(外壳是信号回流通道),还没进行试验;
2更换为镀锌螺柱。我查了一下铜和锌连接也会发生电化学腐蚀,不过板子焊盘是镀锡的。如果安装过程中镀锡不小心被磨破,也有风险;
3其他方案。
不知大家倾向于用哪种方案?
本帖最后由 cne53102 于 2022-1-12 02:26 编辑
这是以前收集的资料:
铝-铜,-0.56v,铝腐蚀
铝-镍,-0.75v,铝腐蚀
铝-锌,+0.13v,锌腐蚀
铝-金,-1.03v,铝腐蚀
铝-50/50铅/锡焊锡,-0.57v,铝腐蚀
铝-黄铜,-0.55v,铝腐蚀
铝-不锈钢,-0.39V~-0.81v取决于钝化层情况,铝腐蚀
铝-钢铁,-0.25,铝腐蚀
但我一直都不确定这些是否是正确的,我也很想知道答案。很奇怪的是这些常见组合在网上并不能很容易地找到可靠的资料。
所以,刚刚我做了个简单的试验:
以下是在约30度(+-5度)的100mL自来水中加入3克无碘盐的测试结果:
(似乎能看出些问题,所以材料来源就都不说了)
铝-假304不锈钢棒(疑201),-0.4v
铝-304不锈钢螺丝(疑303),-0.5v
铝-镀蓝锌压铆螺母,+0.25v
铝-普通镀镍六角柱,-0.475v
铝-普通黄铜六角柱,-0.5v
铝-很硬的废铜电线芯,-0.55v
铝-洗净的薄铜片(机房地板接地铜箔),-0.4v
铝-6337有铅焊锡,-0.24v
铝-旧的样板上单个沉金PCB焊盘,-0.45v
铝-成分不明的无铅焊锡,-0.4v
铝-廉价单面电木覆铜板,-0.5v
铝-PS-22F02自锁开关内的弹簧铜片,-0.56v
铝的准确成分和牌号不清楚,可能是6061,也可能不是,但从硬度看不太可能是纯铝。
需要注意,这不是一个很准确的测试,虽然电压表电流几乎为零的情况下,电极面积和距离对结果没有显著影响,但我没有准确控制它们,而且有些测量结果并不稳定。
从以上可以看出:
只有 铝-锌 的组合中,铝不会被腐蚀。但是锌会腐蚀,且这种情况下,铝表面积远大于镀锌件的表面积,锌镀层可能很快就变得很难看。
不锈钢的成分复杂,但与镀镍区别不大,似乎可以在一定程度上简单的将其视为镍。(因为一个混合物经常不太容易找到很全的数据)
不锈钢或镀镍不见得比黄铜甚至是铜要好。
铝-有铅焊锡 的组合意料之外很不错,“铝制六角柱”是存在的,铝壳-铝六角柱-喷锡焊盘,这样的连接值得尝试。但应避免铝刺破焊锡层接触到铜,也应绝对避免铝接触沉金PCB。
其他:
我在北方,一般室内环境,在铝上安装黄铜和不锈钢,都可以有足够长的寿命,不需要担忧什么。南方我不清楚,似乎什么都会长毛,感觉很可怕。
我一直都在铝上使用不锈钢螺丝,在封闭或良好的机内环境的铝上使用镀镍螺丝和黄铜六角铜柱,在我所处的环境中,只要保持洁净,这就不会有什么问题。
而在铝上使用不锈钢螺丝,只是因为不锈钢螺丝似乎不太容易与铝粘在一起,黑化的钢制螺丝在这一点上很糟糕,不过这是机械问题,与本题无关。
装配的零件应该是洁净的,清洗过的,必须要避免接触到人的皮肤尤其是汗水,应避免会吸汗的棉线手套,带一次性的丁腈橡胶手套可能比较好。
涂油已确认有用,所以连接处可以考虑刷三防漆。
铝件做阳极氧化,能有多大优势不清楚,但我认为至少可以让它不会很快就在外观上变得很难看。
按经验镀镍和镀锌螺丝都很容易锈,锈了以后还会有颗粒脱落,这样的东西里的电路板,我会喷三防漆。
从网上找到的资料来看:
户外、高湿度和有盐分的恶劣环境,应限制在0.15v以内。
仓库等不控制温度湿度的环境,应限制在0.25v以内。
温度及湿度受控的环境,可以容忍0.5v。
接触的2种材料种,会发生腐蚀的材料,其表面积应远大于不会发生腐蚀的材料,如果搞反了,腐蚀会很严重。(比如铝板使用不锈钢螺丝可以接受,但不锈钢板使用铝螺丝不可接受)
至于射频方面会不会有什么需要注意的,我就不清楚了。
编辑:
+镀锌通常分蓝锌和彩锌,蓝锌有时不显蓝,只是银色,但有时银色上有淡蓝色。没能测试镀彩锌的,因为手头的镀彩锌的螺丝似乎是彩镍……
+“不锈钢六角柱”是存在的。
+希望有盐雾试验箱的坛友可以更好地测试一下常见的组合。
+网上的基站设备拆机图为什么没有看到这些问题?可能内部洁净程度非常重要。 应该使用镀锡铜柱,铜铝连接端子是镀锡的。 赞下2L,收藏 本帖最后由 mrf245 于 2022-1-12 09:34 编辑
古二真!
“ 接触的2种材料种,会发生腐蚀的材料,其表面积应远大于不会发生腐蚀的材料,如果搞反了,腐蚀会很严重。(比如铝板使用不锈钢螺丝可以接受,但不锈钢板使用铝螺丝不可接受)”
这个条件100%满足。看来镀锌材料不行,腐蚀转移到锌上可能问题更麻烦。
镀锡或铝六角柱可以考虑,但如果没有这两种或者成本太高,那再换镀镍和不锈钢的意义就不大了,一样会腐蚀,还不如直接用原来黄铜材料。
刚才搜了一下,铝六角柱没找到,镀锡的有焊接式固定住。 二楼NICE ,这个很有用,收藏了 学习了,有铅的焊锡对铝材是相对最好的 二楼专业,
如果没有导电需求,可以用尼龙柱吗。大家的产品有用尼龙柱的吗 下一页 发表于 2022-1-14 14:09
二楼专业,
如果没有导电需求,可以用尼龙柱吗。大家的产品有用尼龙柱的吗 ...
不导电要求用尼龙柱很合适。 好像基站使用的负压电源可以解决这个问题,我没研究过。只是在一些资料里面看到说,户外的基站使用负压电源来防止设备腐蚀 有铜铝焊接在一起的,一边是铜,另外一边是铝 2L专业,之前都每考虑到这些问题 铜柱上锡就搞定 换尼龙柱, 这个肯定没问题了
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