在工业、海洋、城市及特殊作业环境中，大气中常含有微量但极具破坏性的腐蚀性气体，如二氧化硫（SO₂）、硫化氢（H₂S）、氯气（Cl₂）、氮氧化物（NOₓ）以及氨气（NH₃）等。这些气体即使浓度仅为ppb至ppm级别，也能通过化学或电化学反应，导致金属腐蚀、绝缘劣化、接触电阻升高甚至功能失效。尤其在高湿条件下，腐蚀性气体易溶于水膜形成酸性或碱性电解液，显著加速腐蚀进程。
气体腐蚀测试（也称混合流动气体试验，Mixed Flowing Gas Test, MFG）正是模拟此类严苛大气环境，用于评估材料、元器件及整机在含腐蚀性气体氛围中的抗腐蚀能力与长期服役可靠性的关键手段，广泛应用于电子电气、汽车、轨道交通、通信设备及军工产品等领域。
一、气体腐蚀的典型机理
不同腐蚀性气体对材料的作用机制各异：
SO₂（二氧化硫）：溶于水生成亚硫酸（H₂SO₃），进一步氧化为硫酸，引发铜、银等金属的快速腐蚀，形成Cu₂SO₄、Ag₂SO₄等非导电或高阻产物；
H₂S（硫化氢）：与银、铜反应生成黑色硫化物（Ag₂S、Cu₂S），导致接触件“硫化失效”，是连接器、继电器的主要失效模式；
Cl₂ / Cl⁻（氯气/氯离子）：破坏不锈钢钝化膜，诱发点蚀与应力腐蚀开裂；对铝、锌等活泼金属具强侵蚀性；
NO₂（二氧化氮）：形成硝酸，加剧金属氧化与PCB基材水解；
NH₃（氨气）：虽呈碱性，但可与铜形成可溶性络合物[Cu(NH₃)₄]²⁺，导致铜导线“氨蚀”。
当多种气体共存且叠加高温高湿时，腐蚀呈现协同加速效应，远超单一气体作用之和。
二、标准气体腐蚀测试方法
国际上已建立多套标准化气体腐蚀测试规范，核心代表包括：
1. IEC 60068-2-60：环境试验 第2-60部分：流动混合气体腐蚀试验
该标准定义了四种严酷等级（Test Method 1–4），通过控制气体种类、浓度、温湿度及暴露时间，模拟不同污染等级的大气环境：
| 方法 | 典型气体组合（示例） | 温湿度条件 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| 1 | Cl₂ (0.1 ppm), NO₂ (0.5 ppm) | 25°C / 75% RH | 轻度工业/城市环境 |
| 2 | SO₂ (0.5 ppm), H₂S (10 ppb), Cl₂ (0.1 ppm) | 30°C / 80% RH | 中等污染工业区 |
| 3 | SO₂ (2 ppm), H₂S (20 ppb), NO₂ (0.5 ppm) | 40°C / 90% RH | 重污染/化工区域 |
| 4 | 自定义高浓度组合 | 可编程循环 | 极端环境或加速验证 |
2. ASTM B827 / B845：混合流动气体腐蚀试验通用实践
强调气体纯度、流量控制、箱体材质（需耐腐蚀，如玻璃内衬或PTFE涂层）及样品布局的均匀性。
3. Telcordia GR-63-CORE（原Bellcore）
针对通信设备，要求通过含H₂S、Cl₂、NO₂、SO₂的MFG测试，确保20年户外可靠性。
4. GB/T 2423.51（中国国标）
等效采用IEC 60068-2-60，广泛用于国内电子电工产品认证。
三、测试流程与关键控制参数
典型气体腐蚀测试流程如下：
样品准备：清洁表面，记录初始状态（外观、接触电阻、绝缘电阻等）；
装入MFG试验箱：确保气流均匀，避免样品遮挡；
通入混合气体：通过质量流量控制器（MFC）精确配比各气体浓度；
设定温湿度循环：常采用恒定或周期性变化（如12h高湿 + 12h干燥）；
持续暴露：通常为10天、21天或更长；
性能评估：
外观检查：变色、锈蚀、沉积物；
电性能测试：接触电阻变化（如连接器≤10 mΩ增量）；
微观分析：SEM/EDS鉴定腐蚀产物成分；
功能验证：信号完整性、开关寿命等。
关键控制点：气体浓度稳定性（±10%）、箱内均匀性、无交叉污染、废气处理（环保合规）。
四、典型应用与失效案例
电子连接器：银镀层在H₂S环境中生成Ag₂S膜，接触电阻飙升，导致信号中断；
PCB焊点：SO₂+湿气引发铜箔腐蚀，造成开路；
传感器电极：Cl₂腐蚀铂或金电极，灵敏度漂移；
光伏背板：NO₂导致PET水解脆化，绝缘失效；
轨道交通接线端子：沿海地区Cl⁻渗透引发铝端子点蚀。
通过MFG测试，可筛选出耐蚀材料（如镀金、镀钯镍、导电聚合物涂层）或优化密封结构。
结语
气体腐蚀测试作为环境可靠性工程的重要支柱，不仅揭示了材料在复杂大气中的失效边界，更为产品在恶劣环境下的“长寿”设计提供了科学依据。随着物联网、新能源、智能交通等系统向更严苛场景延伸，对气体腐蚀防护的要求将持续提升。唯有通过标准化、精准化的测试与前瞻性材料防护策略，才能构筑真正可靠的产品防线。