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次數(shù)大于推離腐蝕核的微動次數(shù)。增大觸頭的曲率半徑時(shí)，推離腐蝕核的微動次數(shù)大于推離腐蝕圈的微動次數(shù)。普通金屬表面的氧化膜層能對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就可消除對電接觸的影響。銅金屬表面形成的腐蝕顆粒需一百多次微動才能消除其對電接觸的影響。 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)，估算了鍍會樣品在污染環(huán)境下的可靠工作壽命，以及鍍金層厚度對可靠壽命的影響。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接觸電阻的影響。給出了塵土顆粒腐蝕性對接觸電阻有影響的條件，以及腐蝕物對塵土顆粒的捕獲