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Prüfverfahren

48 bytes added, 09:42, 12 January 2023
Korrosionsprüfungen für elektrische Kontakte
Form dargestellt.
*'''Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit'''
Unter Verfügbarkeit wird die Wahrscheinlichkeit verstanden, ein System, z.B.
vorgegebene Grenzwerte.
*'''Elektrische Lebensdauer'''
Die elektrische Lebensdauer ist die Schaltspielzahl, die bei gegebener Schaltlast
jeweiligen Schaltgerätetyp abhängen, wird bei der Beschreibung der Prüfverfahren
in der Informations- und Energietechnik darauf eingegangen.
 
==<!--13.2-->Prüfung von Kontaktschichten==
===<!--13.5.2-->Spezielle Korrosionsarten: (EN ISO 8044)===
*'''Kontaktkorrosion: ''' <br />Korrosion eines Metallgegenstandes bei Berührung (Kontakt) mit anderen metallischen Körpern, auch an metallischen Verunreinigungen in Legierungen, an chemisch oder physikalisch heterogenen Oberflächen und an heterogenen Lösungen an homogenen Oberflächen sowie bei Berührung eines Metallgegenstandes mit nichtmetallischen Stoffen unter Bildung von Korrosionselementen.<br />
*'''Spaltkorrosion: ''' <br />Örtlich verstärkte Korrosion in Spalten, die entweder im Werkstück vorhanden oder zwischen verschiedenen Werkstücken z.B. bei in Trägerteilen eingepressten Kontaktnieten auftreten können.<br />
*'''Lochkorrosion („Lochfraß“): ''' <br />Örtlich eng begrenzte, in die Tiefe krater- oder nadelstichartig fortschreitende Auflösung des Materials, die im Endzustand zu einer Durchlöcherung führen kann.<br />
*'''Interkristalline Korrosion: ''' <br />Korrosion entlang der Korngrenzen mit der Gefahr des vollständigen Festigkeitsverlustes durch Zerfall des Materials (z.B. bei Schweißnähten in austenitischen Edelstählen).<br />
*'''Selektive Korrosion: ''' <br />Bevorzugte Korrosion bestimmter Gefügebereiche (z.B. lokale Entzinkung von Messing unter Bildung örtlicher Kupferausscheidungen).<br />
*'''Belüftungskorrosion: ''' <br />Bei örtlich unterschiedlich starkem Zutritt von Luft oder Sauerstoff zu einzelnen Oberflächenbereichen eines Metalls werden die stärker belüfteten Stellen kathodisch, korrodieren demnach weniger stark als abgedeckte Stellen (z.B. Spaltkorrosion bei Schraub- oder Pressverbindungen).<br />
*'''Spannungsrisskorrosion: ''' <br />Rissbildung bei hierfür sensiblen Metallen, die unter mechanischen Zugspannungen stehen und dabei einem korrosiven Medium ausgesetzt sind. Besonders gefährdet sind dabei zinkhaltige Kupferlegierungen (Messing) bei Einwirkung von Ammoniak oder Nitraten.<br />
*'''Sauerstoffkorrosion: ''' <br />Kathodenreaktion in wässriger Lösung Reduktion von molekularem, in Wasser gelöstem Sauerstoff, Potential des Metalls unter den vorliegenden Bedingungen unterhalb des Sauerstoffpotentials.<br />
*'''Wasserstoffkorrosion: ''' <br />Kathodenreaktion Reduktion von H zu H<sub>2</sub> (in saurer Lösung); bei unter den gegebenen Bedingungen unedlen Metallen.<br />
*'''Reibkorrosion (fretting): ''' <br />Anhäufung von Oxidpartikeln von Unedelmetall-, insbesondere verzinnter Oberflächen als Folge zyklischer Relativbewegungen kleiner Amplitude (< 100μm), die durch Schwingungsübertragung oder thermische Versatzbewegungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der Kontaktpartner auftreten. Diese Erscheinung ist besonders gefürchtet beim Einsatz von Steckverbindern mit verzinnten Kontaktoberflächen z.B. im Kfz.<br />
*'''Korrosionsermüdung: ''' <br />Ermüdungsbrüche bei periodischer mechanischer Beanspruchung in korrosiven Medien. Bei spröden, galvanisch abgeschiedenen Schichten löst das Wechselspiel zwischen mechanischer Beanspruchung und chemischem Angriff häufig Ermüdungsbrüche aus.<br />
===<!--13.5.3-->Elektrochemische Spannungsreihe===
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf Prüfungen, die die Einwirkung der korrosiven Umgebungsatmosphäre auf die Kontaktwerkstoffe widerspiegeln und vor allem für Kontaktbauelemente in der Telekommunikation angewendet werden.
Korrosionsschichten auf elektrischen Kontakten können die Zuverlässigkeit der Kontaktgabe, z.B. durch erhöhte Kontaktwiderstände, nachteilig beeinflussen und somit erhebliche Störungen bei der Übertragung von Strömen und Informationen hervorrufen. Dies wirkt sich besonders nachteilig bei elektromechanischen Bauelementen der Informationstechnik aus. Ursache für die Fremdschichtbildung sind z.B. die im Umfeld von Industrieanlagen auftretenden Schadgase, wie H<sub>2</sub>S, SO<sub>2</sub>, NO<sub>x</sub>, O<sub>3</sub>, Cl<sub>2</sub>, und NH<sub>3</sub>. (<xr id="tab:Typical Corrosive Gas Concentrations (ppm) Near Industrial Facilities"/><!--(Tab. 13.4)-->)
|}
</figtable>
<div id="text-reference"><sup>1)</sup>MAK-Wert: maximale Arbeitsplatzkonzentration</div>
Korrosionsprüfungen an elektrischen Kontakten in natürlicher Umgebungsatmosphäre sind kritisch zu bewerten, da sie sehr zeitaufwendig sind. Zusätzlich können in den verschiedenen Jahreszeiten Temperaturschwankungen sowie Änderungen der Luftfeuchtigkeit und der Konzentration der Schadgase auftreten, die wesentlichen Einfluss auf die Korrosionsbildung haben.
Schadgasen sind nur begrenzt aussagefähig. Prüfklimate mit vier Komponenten
bei strömender Atmosphäre stellen am ehesten ein realistisches Spiegelbild
der natürlichen Schadgasatmosphäre dar (<xr id="tab:Typical Corrosive Gas Concentrations (ppm) Near Industrial Facilities"/><!--(Tab. 13.5)-->).
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!Test MethodPrüfmethode!Corrosive GasSchadgas!Degree of Schärfegrad 1<br />Severity 1 [ppb]!Degree of Schärfegrad 1<br />Severity 2 [ppb]!Temperature Temperatur [°C]!Relative Humidity rel. Feuchte [%]!Duration Dauer [d]!StandardNorm
|-
|1-component corrosive gasKomponentenschadgas
|SO<sub>2</sub><br />H<sub>2</sub>S
|500<br />100
|DIN 40046 Part 36<br />DIN 40046 Part 37
|-
|2-component corrosive gasKomponentenschadgas<br />(used sequentialnacheinander eingesetzt)
|SO<sub>2</sub><br />+ H<sub>2</sub>S
|500<br />100
|EC 68-2-60 TTD
|-
|4-component mixed corrosive gasKomponentenmischgas
|H<sub>2</sub>S<br />CI<sub>2</sub><br />NO<sub>2</sub><br />SO<sub>2</sub>
|
|IEC 68-2-60 Part 2,<br />Method 4
|-
|4-component mixed corrosive gasKomponentenmischgas
|H<sub>2</sub>S<br />CI<sub>2</sub><br />NO<sub>2</sub><br />SO<sub>2</sub>
|
|Telcordia GR-63-Core Section 5.5<br />Indoor
|-
|4-component mixed corrosive gasKomponentenmischgas
|H<sub>2</sub>S<br />CI<sub>2</sub><br />NO<sub>2</sub><br />SO<sub>2</sub>
|
</figtable>
The differences Die Unterschiede in the corrosive gas concentrations and the test durations are dependent on the end application of the contact components and theden Schadgaskonzentrationen und den Prüfdauern ergebensich aus dem praktischen Einsatz der jeweiligen Bauelemente und derassessment of the exposure parametersBewertung der Einflussgrößen.Battelle (the Battelle Institute) hashat für die verschiedenen Einsatzgebiete vier Klimaklassen festgelegt, for different applications, defined four climate classes which reflect the corrosion behavior of porous electroplated gold surfacesdie das Korrosionsverhalten porenhaltiger Goldschichten widergeben. Such gold layers are often used Derartige Goldschichten werden häufig in connectors for the telecommunications and information technology Steckverbindern der Telekommunikationeingesetzt (<xr id="tab:Classification of Corrosion Effects According to Battelle"/><!--(Tab. 13.5)-->, und <xr id="fig:Influence of the corrosive gas concentration for four classes"/><!--(Fig. 13.14)-->).
<div class="multiple-images">
<figure id="fig:Influence of the corrosive gas concentration for four classes">
[[File:Influence of the corrosive gas concentration for four classes.jpg|left|thumb|Figure 1: Einfluss der Schadgaskonzentration
nach vier Klassen]]
</figure>
</div>
<figtable id="tab:Classification of Corrosion Effects According to Battelle">
<caption>'''<!--Table 13.5:-->Classification of Corrosion Effects According to Klassifizierung der Korrosionsbeanspruchung nach Battelle'''</caption>
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!ClassKlasse!ApplicationEinsatzgebiet!Corrosion EffectsKorrosionserscheinungen
!H<sub>2</sub>S [ppb]
!CI<sub>2</sub> [ppb]
!NO<sub>2</sub> [ppb]
!Temporature Temperatur [°C]!Relative Humidity rel. Feuchte [%]
|-
|'''&#8544;'''
|Controlled office climateüberwachtes Büroklima|Nonekeine
|
|
|-
|'''&#8545;'''
|Office climateBüroklima|Pore corrosionPorenkorrosion
|10 + 0/-4
|10 + 0/-2
|-
|'''&#8546;'''
|Moderate industrial climatemoderates Industrieklima|Pore and creep corrosionPorenkorrosion und Überwanderung
|100 &plusmn; 10
|20 &plusmn; 5
|-
|'''&#8547;'''
|Corrosive industrial climatekorrosives Industrieklima|Surface creep corrosionÜberwanderung
|200 &plusmn; 10
|50 &plusmn; 5
|50 &plusmn; 2
|75 &plusmn; 2
|-
|}
</figtable>
The dominant corrosion effects for thin gold coatings are pore corrosion and at higher gas concentrations creep corrosion from the base materials onto the coating starting at the boundary line between non-precious base metal and contact layer.Die dominierenden Korrosionserscheinungen bei dünnen Goldschichten sind Porenkorrosion sowie bei höherer Schadgasbelastung die Überwanderung der<figure id="fig:Influence of the corrosive gas concentration for four classes">Goldschicht durch Korrosionsprodukte des unedlen Trägermaterials,[[File:Influence of the corrosive gas concentration for four classesausgehend von der Grenzfläche Trägerwerkstoff/Kontaktschicht.jpg|right|thumb|Influence of the corrosive gas concentration for four classes (I–IV) on the contact resistance of a porous gold layer as a function of the exposure time I - IV und der Auslagerungsdauerauf den Kontaktwiderstand einerporenhaltigen Goldschicht (Battelle)]])</figure>Die Messung des Kontaktwiderstandes ermöglicht eine indirekte KlassifizierungThe measurement of contact resistance allows an indirect classification of corrosion product layersder Korrosionsschichten. While the analysis of thicker corrosive product layers in the range of Während für die Analyse dickerer Korrosionsschichtenim 0.,1 - 1 μm can be performed by classic methods such as SEM and X-ray microprobeBereich die klassischen Methoden wie REM undMikrosonde angewandt werden, thinner layers of kommen für dünne Schichten im Bereich10 - 100 nm require the use of ionoptical analysis equipmentionenoptische Verfahren zum Einsatz.
==Referenzen==

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