铝外壳上固定铜柱引起电化学腐蚀如何解决

mrf245 · 发表于 2022-1-11 22:26:12

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？

cne53102 · 发表于 2022-1-12 02:10:24

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。

MeiYaLaoHu · 发表于 2022-1-12 08:31:26

应该使用镀锡铜柱，铜铝连接端子是镀锡的。

智涅 · 发表于 2022-1-12 08:55:05

赞下2L，收藏

mrf245 · 发表于 2022-1-12 09:19:04

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。

TigerFish · 发表于 2022-1-13 10:45:37

二楼NICE ，这个很有用，收藏了

rz007 · 发表于 2022-1-14 12:34:07

学习了，有铅的焊锡对铝材是相对最好的

下一页 · 发表于 2022-1-14 14:09:51

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

mrf245 · 发表于 2022-1-14 14:41:26

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。

moxiaoxiong · 发表于 2022-1-20 15:41:00

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

biying · 发表于 2022-1-20 20:57:11

有铜铝焊接在一起的，一边是铜，另外一边是铝

chaqs3 · 发表于 2023-7-11 17:17:33

2L专业，之前都每考虑到这些问题

哈希列表 · 发表于 2023-7-11 21:15:21

铜柱上锡就搞定

tomzbj · 发表于 2023-7-12 17:11:45

换尼龙柱, 这个肯定没问题了

铝外壳上固定铜柱引起电化学腐蚀如何解决

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