Elektripistikute keerulises maailmas on niiskus vaenlane, mis töötab vaikselt, kuid hävitavalt. Kuigi mehaanilised rikked annavad endast sageli teada füüsiliste kahjustuste või katkendlike signaalide kaudu,elektrokeemiline korrosioonedeneb nähtamatult, muutes usaldusväärsed metallkontaktid suure{0}}takistusega tõketeks või täielikeks avatud vooluringideks. Välis-, mere-, autotööstuse või tööstuslike rakenduste jaoks mõeldud süsteeme kavandavate inseneride jaoks on oluline mõista, miks see nähtus õitseb niiskes keskkonnas.
Korrosiooni põhikeemia
Elektrokeemiline korrosioon ei ole ainult rooste; see on galvaaniline protsess, mis nõuab nelja olulist elementi: aanood(kus metall oksüdeerub), akatood(kus redutseerimine toimub), anelektrolüüt(elektrijuhtiv lahendus) ja ametallist radaneid ühendades. Pistikus on need elemendid sageli selle konstruktsioonile omased. Kontaktid ise toimivad elektroodidena, samas kui niiskus annab elektrolüüti, kui see kondenseerub pindadele või tungib korpusesse.
Kui elektrolüüdiga puutuvad kokku kaks erinevat metalli-või isegi identset metalli, mille pinna seisukord on veidi erinev{1}}, moodustub galvaaniline element. Aktiivsem metall muutub anoodiks, kaotades elektronid ja lahustades metalliioonideks. Vähem aktiivne metall toimib katoodina, kus toimub hapniku redutseerimine või vesiniku eraldumine. See elektronide vool läbi metallitee lõpetab vooluringi, võimaldades pidevat korrosiooni.
Niiskus kui katalüsaator
Niiske keskkond on eriti ohtlik, kuna niiskus toimibkriitiline elektrolüüt. Puhas vesi on halb juht, kuid atmosfäärivesi pole kunagi puhas. See neelab süsinikdioksiidi, moodustades nõrga süsihappe ja lahustab õhus levivad saasteained, nagu vääveldioksiid, merepihust või maanteesoolast pärit kloriidid ja tööstuslikud saasteained. Need lisandid muudavad kondenseerunud niiskuse väga juhtivaks elektrolüüdiks, mis suudab toetada tugevat korrosiooni.
Mehhanism algab siis, kui aõhuke veekilemoodustub metallpindadel. See kile võimaldab ioonvoolul voolata sama kontakti anoodi- ja katoodsaitide vahel või erinevate materjalide külgnevate kontaktide vahel. Korrosiooni kiirus sõltub mitmest tegurist:
Suhteline õhuniiskus:Korrosioon kiireneb oluliselt üle 60-70% suhtelise õhuniiskuse, läve, mille juures adsorbeerunud veekihid muutuvad pidevaks.
Temperatuur:Kõrgemad temperatuurid suurendavad reaktsioonikiirust ja söövitavate gaaside lahustuvust.
Saasteained:Kloriidid on eriti agressiivsed, lõhudes passiivseid oksiidkilesid ja kiirendades punktkorrosiooni.
Lõhekorrosiooni ja hapniku kontsentratsiooni rakud
Ühendused on ainulaadselt haavatavadpragude korrosioonsest nende disain loob oma olemuselt kitsad ruumid: ühendatud kontaktide vahele, juhtmetihendite alla ja korpuse liideste sees. Nendes pragudes on hapniku difusioon piiratud. See erinevus loobhapniku kontsentratsiooni rakkkus hapnikuvaese{0}}ala (tavaliselt pragude sisemus) muutub hapnikurikka-välise pinna suhtes anoodiliseks. Sellest tulenev potentsiaalide erinevus põhjustab korrosiooni, mis võib kontakte ja klemme kiiresti kahjustada.
See nähtus selgitab, miks isegi suurepärase üldise tihendusega pistikud võivad ebaõnnestuda, kui niiskus satub väikesesse pilusse. Korrosiooniproduktid (oksiidid, kloriidid, sulfaadid) hõivavad pärast initsiatsiooni suuremat mahtu kui algne metall, tekitades mehaanilist pinget, mis võib puruneda korpused või kahjustada tihendeid.
Galvaanilised paarid pistikutes
Kaasaegsed konnektorid ühendavad jõudluse optimeerimiseks sageli mitut metalli: vasesulamid juhtivuse tagamiseks, kulla- või tinakatted madala kontakttakistuse tagamiseks ning mitmesugused mitteväärismetallid korpuste ja vedrude jaoks. Igal metallil on oma eripäragalvaaniline potentsiaal. Kuivades tingimustes eksisteerivad need erinevad metallid probleemideta koos. Niiskes keskkonnas, kus on elektrolüüti, moodustavad need galvaanilised paarid, kus eelistatavalt korrodeerub vähem väärismetall.
Näiteks tina{0}}kaetud kontakt, mis on ühendatud kullatud-kontaktiga niiskes keskkonnas, loob märkimisväärse potentsiaalse erinevuse. Kuna tina on aktiivsem, muutub see ohvrianoodiks ja korrodeerub kiiresti-nähtuse nimegagalvaaniline korrosioon. Sarnaselt võib juhtmeotstes või kahjustatud plaadistuskohtades katmata vask toimida lokaliseeritud anoodidena, põhjustades enneaegse rikke.
Elektrokeemilise korrosiooni vältimine
Tõhus korrosioonitõrje niiskes keskkonnas nõuab mitme{0}}kihilist lähenemist.
Sulgemine ja kapseldamine:Kõrge IP{0}}reitinguga pistikud (IP67, IP68) takistavad niiskuse sissepääsu. Kastmissegud võivad sisemised kontaktid kapseldada, kõrvaldades täielikult elektrolüüdi tee.
Plaadi valik:Vääriskatted, nagu kuld ja nikkel, tagavad suurepärase korrosioonikindluse. Rakendustes, kus kuld on ebapraktiline, võib kasutada paksu tina või hõbedat koos sobivate korrosiooniinhibiitoritega.
Roomamine ja kliirens:Kontaktide vahekauguse suurendamine vähendab ioonvoolu lekke ohtu pindade vahel.
Materjali ühilduvus:Galvaaniliste potentsiaalide erinevuste minimeerimine, valides sarnase elektrokeemilise potentsiaaliga metallid.
Keskkonnakontroll:Kriitilistes rakendustes võib konformsete kattekihtide kasutamine või kuivatusainetega suletud korpuste säilitamine niiskuse täielikult eemaldada.
Järeldus
Pistikute elektrokeemiline korrosioon ei sõltu sellest, kas, vaid millal{0}}eriti niiskes keskkonnas. See on põhilise elektrokeemia prognoositav tagajärg, mida kiirendavad niiskus, saasteained ja konnektori funktsioneerimiseks vajalikud materjalikombinatsioonid. Inseneride jaoks muudab nende mehhanismide mõistmine korrosiooni ettearvamatust rikkest juhitavaks riskiks. Valides sobiva tihendi, plaadistuse ja materjalidega ühilduvad pistikud ning võttes arvesse täielikku töökeskkonda, on võimalik saavutada usaldusväärne pikaajaline -jõudlus isegi siis, kui niiskus on halastamatu.
