高可靠性的防腐问题

计算机和通讯设备低电压小电流信号电平线路的大多数故障都是由于连接器接触件表面形成了一层绝缘膜（即腐蚀）而造成的。腐蚀是由于是氧化或化学反应使金属表面逐渐劣化的一种化学过程。金属接触表面易受电化锈蚀，当高湿空气与周围微量化学物质相合在接触表面形成一种吸附电解质时，就产生了腐蚀。
但是，腐蚀的形成还取决于连接器金属接触表面的完整性和化学活性。如果接触表面想长时间地保持稳定（通讯用连接器所必备的性能），则其表面应通过电镀或复合涂覆一层贵金属（如金）。金属表面采用并保持适宜的涂覆层有助于预防腐蚀。
电化腐蚀原理
电化腐蚀是一种类似于电池中反应原理的电解过程。因此，产生电化腐蚀必须具备四个要素：电解质、阳极、阴极和电流通道（图１）。而腐蚀程度取决于下列条件：

•周围环境温度；
•环境；
•湿度；
•金属制品的种类；
•腐蚀生成物的种类。
两个环境条件--相对湿度超过６０％，周围环境气体如氯气、二氧化氮、二氧化硫的存在是形成电解质的主要催化剂。高湿度使得含可溶气体的水汽凝结在接触表面，形成导电性弱酸。
局部的阳极和阴极是由接触表面涂覆层中的裂纹或微孔所产生的。微孔底部的贱金属形成阳极，而贵金属涂覆层形成阴极。
由于涂覆层、界面、基体金属、电解质都具有导电性，这样电流通道便形成了。
腐蚀速度与腐蚀生成物有关。铜腐蚀物多微孔，使得水继续渗透。而且它还与水发生反应生成更多的化合物，又进一步加快了腐蚀。镍腐蚀物则不透水汽，紧紧附着在金属表面，形成了一层水汽阻挡层。结果，镍的电化腐蚀往往得到了自我抑制。
总之，如果四个必要条件同时具备，就会发生腐蚀，而与表面涂覆无关。因此，要防止腐蚀，必须xx四个条件中的至少一项。由于生产厂家可以控制表面涂覆的质量，因此，可以减少形成阳极、阴极的潜在因素。
保持表面涂覆层的完整性
表面涂覆层裂纹最常见的来源是微孔（在此可定义为涂覆层中使基体暴露的不连续点）。在涂覆过程中或在连接器制造、加工、测试过程中都可能产生裂纹。
电镀和复合金属都容易产生过多的微孔。对电镀金属而言，这种情况源于异物的介入或基体表面处理不善；电镀液受到污染；表面粗糙不平而导致电镀层不均匀；由于内应于作用在高张力区导致镀层自行损坏以及在成型或不仔细加工过程中发生表面脆裂。
而另一方面，复合金属具有更高的延展性，在成型过程中保持了完整性。因此，微孔更有可能起因于基体表面的异物介入或表面过于粗糙。不过复合涂层由于相互扩散，容易得出不真实的孔隙率。
在退火过程中-复合工序的一部分--来自基体金属材料的原子将穿过基体金属和涂覆材料的晶界结构发生迁移（图２）。这种扩散使得在接触件材料表面的晶界结处留下富含贱金属的合金区。孔隙率测试表明，这些区域有微孔，其孔径一般小于７６．２μｍ。这并不是真正的孔隙率，可以忽略不计。
  

对镀层金属而言，沿晶界迁移则是另一种腐蚀源。电镀硬金约含１０％的有机物质，这些有机物往往会扩大晶界，为腐蚀性物质到达基底开辟道路（图３）。
虽然，复合金属和电镀金属，其表面过分粗糙粗会使微孔增多，但电镀层所受影响往往更为严重。电镀层往往集中在粗糙表面的峰谷处，这样，本来较合适的平均厚度，则因此分布不匀，使得表面留有孔隙（图４）。当用Ｘ射线荧光法（测定镀层平均厚度的一种方法）测量镀层厚度时，镀层分布不匀这一现象却检测不到。
表面粗糙还会导致粘结磨损和擦伤磨损，这样，磨损就增加了一倍。首先磨损始于表面凸点，其次，粗糙表面镀金不匀使之更容易产生过度磨损。例如，汽车安全元件使用的镀金接触件，经过５次磨损后就出现了讨厌的微孔，虽然它们通过了Ｘ射线荧光检测。这种元件的正常寿命虽然也只有几个磨损周期，但电路组件及其试验测要求达到１０次左右；而要想提供一个满意的安全系数则设计时要求达到５０次。


金属表面涂覆层的测试与评估
连接器厂家目前采用两种标准测试方法来控制其金属涂覆工艺：不受控的直接腐蚀，按ＡＳＴＭ Ｂ-７３５的硝酸和水汽试验；受控腐蚀，按ＡＳＴＭ Ｂ-７４１的阳极电解镀层测试。这两种测试还为预测使用寿命提供了一个间接方法。
采用Ｂａｔｔｅｌｌｅ混和流动气体环境可模拟连接器的实际暴露情况。Ｂａｔｔｅｌｌｅ试验用４个环境等级代表一系列可能发生的电化腐蚀状况，试验Ⅱ、Ⅲ级产生单纯的腐蚀，大多数信号电平连接器的使用环境就属于此类。但是，在Ⅲ级中，由于存在高浓度腐蚀性气体，腐蚀生成物可能达到开始迁移的程度，从而使绝缘膜蔓延到接触表面的扩展区。这种叫?quot;蠕变"的现象可能起因于微孔或金属被冲切所产生的裸边。
最近，美国材料试验学会（ＡＳＴＭ）的一个委员会正在制定一项Ⅱ、Ⅲ等级环境标准规范。而技术材料公司（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．）在Ｂａｔｔｅｌｌｅ模拟环境中已经收集到有关防腐的大量数据。
用金减少微孔
钯、钯镍、钯银合金涂覆虽然比金涂覆层价格低，但在低含量氯气的环境中更容易产生电化腐蚀。在这些材料上再涂覆一层薄金，金镀层一般厚度为０．０７６２～０．１２７μｍ，或得复合一层０．２５４～０．５０８μｍ厚的１８Ｋ金合金，则可以减轻电化腐蚀。而较厚的金合金涂覆层则比较薄的镀金层微孔少得多。
大量实验研究证实复合金涂覆层可大大提高防腐水平，而且根本不会增加成本，因为金合金比电镀所用的金更便宜。
连接器应选用什么样的涂覆层？
阳接触件一般都采用电镀，因为插合时阳接触件xx暴露，需要保护。
对于大多数应用领域如电线插针、冲压插片等无法采用金属复合工艺。但是复合合属已经成功地应用于冲压成型的折叠式插片。
对于阴接触件而言，其电镀或复合金材料的性能一成本比应根据总的生产成本进行评估。在这种情况下，复合金属以可比或较低价格达到防腐目的，因为它可以在复合工序以后再冲压成型，而缩口式阴接触件一般先冲压成型、电镀，然后进行表面处理以免镀层出现裂纹、电镀，然后进行表面处理以免镀层出现裂纹。生产工序增多，成本自然增大。
高可靠应用需要高防腐性能的复合金属连接器。例如某一通讯公司在数字交换系统中使用复合金属连接器已达１５年之久。在此期间已经生产、发出２２７万ｋｇ以上的无微孔复合材料，无一退货。 |

结 论
通过连接器的设计、材料的选择，在加工过程中保持表面的完整性，减少连接器接触件的暴露，可以大大减轻电化腐蚀。可靠性要求高的领域在选择连接器，要记住增加一层薄金外镀层可显著减轻腐蚀，而许多阴接触件采用的复合金合金涂覆还可以提供更高水平的防腐保护，而不会增加成本。

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