客户要求您的电子产品在现场/终端环境必须存活 3 或 5 年，且同时须符合 ANSI/ISA 71.04 空气腐蚀规范 G2 或 G3 等级。 何谓 G2、G3 等级? ANSI/ISA 71.04 规范又是什么? 身为供应商的您该如何面对? 近年来由于人工智能 (AI)、大数据、5G、物联网 (IOT) 与边缘运算的广泛应用，随着这些题材的发酵，让资讯硬件设备的可靠度能力越受重视。然而在全球日趋严重的空气污染威胁下，若室内或室外的空气质量含有较高的硫气体，如硫化氢 (H2S) 与二氧化硫 (SO2)，将容易造成电子设备腐蚀，进而影响使用寿命。因此，了解您产品所处在的环境之空气腐蚀程度，就相当重要。
如何掌控空气腐蚀程度并有效地进行腐蚀的加速试验? 宜特实验室所提供的解决方案是借由监控空气质量 (Air Quality Monitoring, AQM)，量测现场/终端的空气腐蚀程度，将其结果反馈至加速腐蚀试验，例如混合流动性气体 (Mixed Flowing-Gas; MFG) 与硫磺蒸气 (Flower of Sulfur; FoS) 试验，借此有效地验证产品保固期间是否会有腐蚀失效的发生。
以下将介绍何谓 ANSI/ISA 71.04 ? 其测试方法为何? 以及在宜特实验室时常替客户执行的两项加速腐蚀试验-混合流动性气体 (Mixed Flowing-Gas; MFG) 与硫磺蒸气 (Flower of Sulfur; FoS) 试验。
一、ANSI/ISA 71.04 是什么?
ANSI/ISA 71.04 是空气腐蚀等级的标准。由美国国家标准协会 (American National Standards Institute; ANSI) 认证的国际自动化协会 (International Society of Automation; ISA) 71.04-2013 标准，将现场/终端环境的空气腐蚀严重性，分类为四个等级，其包含 G1, G2, G3 与 GX。
测试方式为，借由使用一预处理的纯铜和纯银金属试片，曝露在现场/终端的环境一个月的时间后，从其金属试片所测得的空气传播污染物的腐蚀厚度/速率，来区分不同的严重性程度(如下表)。
▲ ANSI/ISA 71.04-2013 标准中，四种不同空气腐蚀程度的现场/终端环境。
一般而言，当现场/终端环境的空气腐蚀程度大于或等于 G2 等级时，其腐蚀影响的程度是可以被测量的，且腐蚀可能会是决定电子设备可靠度的一项关键因子。而腐蚀的失效模式可区分为两类，包括铜的腐蚀与银的腐蚀。
▲在资料中心的信息设备故障中，两种常见的腐蚀失效模式。 (Source: 2011 Gaseous and Particulate Contamination Guidelines For Data Center)
二、高阶旗舰型的加速腐蚀试验：混合流动性气体 (Mixed Flowing-Gas; MFG)
MFG 测试旨在模拟受污染的工业环境。其有许多可控制的试验参数，包括模拟温度、相对湿度、腐蚀性气体种类，气体浓度和气体流速等。因此，MFG 可以较为精准模拟现场/终端环境的腐蚀。然而由于可控制的试验参数众多，需要架设复杂的试验设备与准备多种腐蚀性气体，MFG试验的测试成本就比较高。
三、初阶入门型的加速腐蚀试验：硫磺蒸气 (Flower of Sulfur; FoS)
FoS 是湿硫磺蒸气测试。在 ASTM B809-95 标准中公开了将样品曝露在硫磺蒸气中的典型测试方法。该方法旨在检测金属涂层中的孔隙率。由于其可控制的参数（只有温度和相对湿度）较少，因此试验设备架设简单，且仅使用一种腐蚀性气体（硫蒸气，S8）。
与 MFG 测试相比，FoS 测试成本相对便宜，且测试持续时间短。然而，FoS 测试就无法像 MFG 一样，完整模拟现场/终端环境的腐蚀。此外，只有单一腐蚀性气体并不能触发金属腐蚀的爬行/蠕变机理。即使在较高的相对湿度下作为测试条件，也只能观察到腐蚀产物有轻微迁移并局限在金属区域。
此外，因 FoS 试验在一密闭容器，较高的试验温度会引起测试样品中挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）的作用，并失去对试验条件的控制。因此，FoS 测试流程的相关细节与标准化就显得特别的重要。
四、截长补短，两种试验方式共存之必要
而电子产品最常见的腐蚀失效模式，为铜的腐蚀与银的腐蚀，原因在于铜和银的金属材料被广泛应用于电子产品中。不过由于铜与银的腐蚀失效机理与对腐蚀性气体的反应性皆不同，一般而言，MFG 试验适用于铜的腐蚀与爬行/蠕变腐蚀，而 FoS 试验适用于银的腐蚀。因此，若要针对电子产品进行完整的腐蚀验证，MFG 与 FoS 两种腐蚀的试验方法是彼此互补的必要存在。
▲ 混合流动气体 (Mixed Flowing Gas; MFG) 与硫磺蒸气 (Flower of Sulfur; FoS) 腐蚀试验方法之比较。
若您对各种气态的腐蚀试验有需求，或是想了解实际现场/终端环境的空气腐蚀程度，确认电子产品在保固期间是否会有腐蚀失效的发生。
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（图片来源：宜特科技）
