連接器觸點(diǎn)表面的大氣腐蝕.pdf

1、導(dǎo)致連接器發(fā)生電接觸故障的一個(gè)主要原因是大氣環(huán)境腐蝕。大氣環(huán)境腐蝕包含氣體腐蝕和塵土顆粒腐蝕。國外主要研究連接器觸點(diǎn)的氣體腐蝕，并制定了流動(dòng)混合氣體(FMG)腐蝕實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。中國的大氣環(huán)境具有氣體和塵土顆粒污染嚴(yán)重并具有腐蝕性的特殊性，研究連接器觸點(diǎn)的大氣腐蝕必須同時(shí)考慮氣體腐蝕和塵土顆粒腐蝕。本文將連接器觸點(diǎn)常用金屬材料進(jìn)行長期室內(nèi)自然暴露，分析腐蝕生成物的特點(diǎn)和接觸電阻特性，結(jié)果可為連接器設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供合理可信的依據(jù)。為建立適合中國環(huán)

2、境的大氣腐蝕加速模擬方法提供數(shù)據(jù)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用意義和研究價(jià)值。 本論文研究了金、鎳、銅和錫等四種常見連接器觸點(diǎn)材料在上海和北京進(jìn)行長期室內(nèi)自然暴露后形成的腐蝕物的物理特性和接觸電阻。鍍金樣品表面形成的微孔腐蝕物呈腐蝕暈圈的結(jié)構(gòu)，并不是局限在微孔位置上的腐蝕核。這種特殊腐蝕物結(jié)構(gòu)增加了電接觸故障的幾率。圈狀腐蝕物有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，在一定接觸壓力下接觸電阻仍超過設(shè)定的失效電阻值。圈狀腐蝕物的耐磨損性取決于觸頭的曲率半徑、接觸壓

3、力和腐蝕物特性。在一定的接觸壓力下，減小觸頭的曲率半徑時(shí)，推離腐蝕圈所需的微動(dòng)次數(shù)大于推離腐蝕核的微動(dòng)次數(shù)。增大觸頭的曲率半徑時(shí)，推離腐蝕核的微動(dòng)次數(shù)大于推離腐蝕圈的微動(dòng)次數(shù)。普通金屬表面的氧化膜層能對(duì)大氣腐蝕有一定的阻擋作用，但經(jīng)長期室內(nèi)暴露后，表面還是會(huì)生成許多密集但離散的腐蝕“麻點(diǎn)”。鎳和錫金屬表面形成的腐蝕顆粒只需幾次微動(dòng)就可消除對(duì)電接觸的影響。銅金屬表面形成的腐蝕顆粒需一百多次微動(dòng)才能消除其對(duì)電接觸的影響。 本文討論和

4、分析了腐蝕物的形成機(jī)理和生長過程。提出“潮汐腐蝕”的機(jī)理，解釋了圈狀腐蝕物的形成。但利用單一氣體腐蝕和高濕實(shí)驗(yàn)的組合無法模擬出圈狀腐蝕物的結(jié)構(gòu)。利用可靠性理論中的威布爾概率分布函數(shù)，估算了鍍會(huì)樣品在污染環(huán)境下的可靠工作壽命，以及鍍金層厚度對(duì)可靠壽命的影響。由于SO2是最常見的腐蝕性氣體，本文分析了單一SO2氣體加速腐蝕后普通金屬表面腐蝕物的特點(diǎn)和電接觸特性。雖然腐蝕物也表現(xiàn)為單個(gè)分散的腐蝕斑點(diǎn)，成分單一，但腐蝕物厚度達(dá)十幾微米，使得腐蝕

5、物具有很強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度，腐蝕斑點(diǎn)的靜態(tài)接觸電阻高達(dá)數(shù)百歐姆以上，耐磨損次數(shù)超過數(shù)百次。腐蝕氣體的濃度決定腐蝕物的成分和結(jié)構(gòu)等物理特性，進(jìn)而影響腐蝕物的電接觸特性。 在暴露過程中，表面沉積有大量的塵土顆粒，密度遠(yuǎn)大于腐蝕物密度，本文實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證塵土顆粒水溶液具有腐蝕性，分析了環(huán)境溫濕度對(duì)塵土顆粒腐蝕性的影響。塵土顆粒腐蝕金屬是電化學(xué)腐蝕過程，可溶性鹽的含量是內(nèi)因，環(huán)境條件是外因。濕度增加，顆粒腐蝕性增大，但不存在臨界濕度。實(shí)

6、際上，大氣腐蝕是氣體腐蝕和顆粒腐蝕的共同作用。塵土顆粒對(duì)電接觸的影響不容忽視。加速腐蝕模擬時(shí)應(yīng)加入塵土顆粒。 本文研究了單一SO2氣體腐蝕后得到的腐蝕物的特性。含結(jié)晶水的腐蝕物較致密，有很強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度，具有很高的接觸電阻，腐蝕物在大接觸壓力下無法被擠碎：在32V的直流電壓下無法被電擊穿破壞。 本文討論和分析了塵土顆粒腐蝕性對(duì)接觸電阻的影響。給出了塵土顆粒腐蝕性對(duì)接觸電阻有影響的條件，以及腐蝕物對(duì)塵土顆粒的捕獲