2.3.1　自然环境因素

1. 单一环境因素

鉴于电子设备通常暴露于大气环境条件下，常见的腐蚀类型为大气腐蚀，所以本节仅列举大气环境中的腐蚀影响因素，使读者充分认识大气环境因素对金属及非金属的腐蚀作用规律。

1）相对湿度

相对湿度会对材料产生物理和化学影响，对金属的影响主要为大气腐蚀，大气腐蚀是一种发生在液膜下的电化学反应，空气中水分在金属表面凝聚生成水膜，空气中的氧气通过水膜抵达金属是发生大气腐蚀的基本条件。而水膜的形成与相对湿度有关，不同的物质或同一物质的不同表面状态，对大气中水分的吸附能力不同，形成水膜所需的相对湿度条件也不同。金属表面形成水膜所需相对湿度的最低值称为腐蚀临界湿度值。当大气中相对湿度超过该金属的腐蚀临界湿度值后，大气腐蚀随着相对湿度值的增大而明显加速。

常用金属的腐蚀临界相对湿度值大致为：铁65%、锌70%、镍70%、铝76%。金属的腐蚀临界相对湿度值随金属的表面状态不同而不同，表面越粗糙，腐蚀临界相对湿度值就越低；表面有易吸潮的盐类或灰尘等，也会降低腐蚀临界相对湿度值。此外，腐蚀临界相对湿度值还影响金属表面水膜的厚度和表面干湿交替的频率。

2）降雨

降雨既可以加速腐蚀过程，也可以减缓腐蚀过程。降雨增大了大气中的相对湿度，延长了制件表面的润湿时间，其冲刷作用又破坏了腐蚀产物的保护性，对设备表面会造成冲蚀，因而加速了腐蚀过程，但降雨对制件表面的污染物和灰尘起到清洗作用，从而减小了液膜的腐蚀性，进而减缓腐蚀过程。

3）温度

大气温度及其变化是影响大气腐蚀的重要因素。温度影响制件表面水蒸气的凝聚、水膜中各种腐蚀气体和盐类的溶解度、水膜的电阻及腐蚀电化学的反应速率。在干燥环境下，无论气温多高，腐蚀现象都很轻微，但当相对湿度达到金属的腐蚀临界相对湿度时，温度每升高10℃，化学反应速度增加1倍，所以在湿热带或雨季，大气腐蚀严重。在大陆性气候地区，白天与夜晚温差较大，大气中的水分就可能在制件表面形成凝露而发生腐蚀。

4）降尘

大气中固体尘粒的沉积对腐蚀速率的影响很大，特别是在腐蚀初期。一般有三种情况：第一种，尘粒本身具有可溶性和腐蚀性，当它溶解于液膜中成为腐蚀性介质时会增加腐蚀速率；第二种，尘粒本身无腐蚀性，也不溶解，但能吸附腐蚀性物质，当它溶解在水膜中时会促进腐蚀过程；第三种，尘粒本身无腐蚀性和吸附性，但可通过毛细凝聚形成电解液膜，在金属表面构成充气不均匀的闭塞电池，从而导致缝隙腐蚀。

5）风向与风速

在大气环境中，风向主要通过影响污染物质及盐雾粒子的传播来影响腐蚀速率；同时，风速对表面液膜的干湿交替频率有一定影响。在风沙环境中，风速过大会加重材料表面的磨蚀作用。

6）日照

太阳光谱中的红外部分产生热效应，而太阳光谱中的紫外部分会产生光化学效应。对于金属材料，日照时间越长，金属表面水膜消失越快，可以降低表面湿润时间，腐蚀总量减少。对于非金属材料，日照对其产生的主要影响为材料老化，尤其是有机物和合成材料最易受太阳辐射的影响，如高温会造成小分子挥发，导致材料塑性降低，橡胶材料会受到短波长辐射的光化学作用而性能迅速劣化，塑料失去光泽，油漆龟裂、褪色、粉化，聚合物的强度和韧性降低等。

7）生物条件

对于电子设备来说主要受细菌、真菌等微生物影响，微生物在金属的腐蚀和高分子材料的性能退化（分解）中起着重要的作用。金属的微生物腐蚀主要分为好氧菌腐蚀和厌氧菌腐蚀两种情况，目前认为微生物腐蚀金属的原因主要有以下三个方面：一是微生物代谢产物对金属的腐蚀；二是形成氧浓差电池产生电化学腐蚀；三是阴极或阴极的去极化作用加速金属的腐蚀进程。

霉菌腐蚀问题已不仅能够引起金属腐蚀的加速，而且给涂/镀材料、高分子材料，乃至无机非金属的耐久性都带来严重危害，特别是涂层和高分子材料，其自身成分可作为霉菌的能量来源。霉菌对材料的作用方式分为直接和间接两种：霉菌的直接附着会造成材料的腐蚀或降解，这类问题主要是在涂层上发生的；由于霉菌的生命活动过程产生酸性分泌物或酶，所以会直接破坏材料的结构，或者使得材料的局部环境酸化。

8）化学活性物质

化学活性物质是指大气中的污染物质，主要为臭氧、氨气、氮氧化物（NOx）、H2S、SO2、HCl等，以及海盐粒子（Cl-），其中对金属大气腐蚀影响最重要和显著的是SO2气体和海盐粒子。

SO2是最主要的大气腐蚀性气体之一，中等程度溶于水，极易进入并溶解在金属表面由于吸附作用所形成的薄层液膜中，与空气中的O2反应生成硫酸，促进金属腐蚀。氮氧化物常指NO和NO2，也是形成酸雨的主要污染物之一，在酸雨环境下，金属腐蚀速率明显高于其他非酸雨地区。一般认为干燥的NO2对腐蚀并没有起什么作用，但是在湿润大气中，会与其他物质如Cl-、SO2发生反应，从而引起金属腐蚀。Cl-对金属的腐蚀主要发生在海洋大气环境中，海洋大气环境中的侵蚀性物质以氯化物如NaCl为主，通常有较高的侵蚀性，氯化物会明显提高金属的腐蚀速率。研究表明，在海洋大气环境下碳钢受到腐蚀的速率大约比在内陆地区高100倍。氯化物对金属有极大的危害性：氯化物具有吸水性，能加快形成液膜，NaCl电解液周围易发生腐蚀；Cl-可以直接参与电化学腐蚀反应。

9）固体物质

干热地区空气中悬浮的沙尘，在其他地区也季节性地存在。沙尘会造成材料表面磨蚀，沿海地区盐雾和沙尘的综合可以增大磨蚀作用；高温下黏土颗粒产生放热效应，放出的热能引起高温腐蚀。

2. 综合环境因素

在自然环境下，各类材料出现性能劣化往往是在各环境因素综合作用下引起的，所以在分析主要环境影响因素时，不但要关注单一环境因素的作用效应，还要分析不同环境类型下各环境因素间的综合影响。这些典型的环境因素之间相互促进、相互加剧，进而诱发或促进腐蚀，典型两环境因素间的相互影响效应如表2-1所示。

我国地域广阔，不同地区的气候类型、环境严酷度存在差异。GB/T 4797.1—2018《环境条件分类　自然环境条件　温度和湿度》中以温度和湿度为要素，分别采用日平均值极值、年极值和绝对值来划分各种气候类型。按照此标准，我国分为热带、干旱、温带、寒带、极地5个气候区，具体定义如表2-2所示。

我国典型环境的综合影响特征如表2-3所示。