Механизм разрушения соединителя (II) - коррозия

Обсуждение механизмов деградации разъемов будет продолжено. В этом посте мы сосредоточимся на влиянии коррозии на сопротивление контактов в контактных системах из драгоценных металлов, особенно на позолоченных интерфейсах. Очень важно обсудить важность никелевой подложки под золотым покрытием и ее преимущества в улучшении характеристик позолоченных разъемов. В статье 1 была представлена вогнуто-выпуклая модель контактного интерфейса. Для удобства ознакомьтесь с рисунками 1 и 2 из статьи 1. Ключевой момент модели неровности заключается в том, что контактные точки малы, примерно микрон в диаметре, и распределены в области контакта интерфейса, а также в области контакта, созданной деформацией при окклюзии. Ток через контактный интерфейс должен проходить через неровные контактные точки, что приводит к сопротивлению, известному как сопротивление усадки. Величина усадочного сопротивления зависит от количества, размера, распределения и т. д. неровных контактов, поскольку все неровные контакты электрически параллельны. Если все неровные контактные поверхности расположены металл к металлу, например, золото к золоту или олово к олову, сопротивление усадке существует даже в идеальных условиях. Если любой из неровных интерфейсов покрыт слоем коррозии или загрязнениями, сопротивление усадке увеличивается. Именно поэтому коррозия является столь важной причиной деградации разъемов. Потеря ямочных контактных поверхностей или ямочных контактов из-за коррозии или загрязнения может привести к увеличению сопротивления контактных поверхностей, что достаточно для выхода разъема из строя.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

Теперь давайте поговорим о коррозии позолоченных разъемов. Как мы все знаем, золото - драгоценный металл, то есть не подверженный коррозии; благодаря этому свойству золото широко используется в ювелирном деле. Несмотря на это свойство, оно не означает, что позолоченные разъемы не подвержены коррозии. Соединитель - это электромеханическая система, в которой электрическая характеристика обеспечивается механической системой. Две отдельные системы механической системы требуют сопряжения, контакта и т. д. Позолоченные разъемы состоят из позолоченной поверхности и никелевой подложки (для оптимизации контактной поверхности) на материале из медного сплава. Материал из медного сплава обеспечивает необходимую гибкость для сопряжения разъемов. Источником коррозии в системе является материал медного сплава. Медь вступает в химическую реакцию с кислородом, серой и хлором, которые являются общими явлениями в среде применения разъемов. Поэтому, учитывая чувствительность к коррозии, при проектировании разъемов необходимо решить, как устранить или свести к минимуму коррозию меди и обеспечить невозможность попадания любых веществ, вызывающих коррозию, на контактную поверхность разъема. Теоретически это просто, но на практике - сложная задача. Если бы производитель разъема полностью покрыл его золотом толщиной 5 микрон, то проблем с коррозией в разъеме не возникло бы. Однако по соображениям стоимости большинство покрытий имеют толщину от 0,25 до 0,75 мкм и обычно наносятся только на поверхность контакта. Учитывая фактор стоимости, чаще всего в качестве материала для разъемов выбирают медь. Выборочное нанесение покрытия, а также другие производственные процессы могут привести к появлению обнаженной меди или обнаженной меди по краям. При наличии дефектов в покрытии тонкие слои покрытия могут привести к потенциальному воздействию меди. Помимо этих источников коррозии, необходимо учитывать такие моменты, как износ золотого покрытия в течение всего срока службы соединителя или нарушение контактного интерфейса в процессе эксплуатации. Все эти вопросы часто упускаются из виду, поэтому позолоченные разъемы с никелевой подложкой должны быть правильно оценены.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

Проблемы в разъеме возникают, прежде всего, из-за толщины покрытия. На рис. 2 вкратце показано изменение состояния поверхности с никелевым покрытием и без него. Любые дефекты в процессе нанесения покрытия приведут к обнажению материала медного сплава. К дефектам металлизации относятся, в частности, пористость, царапины, загрязнение перед металлизацией, приводящее к неполной металлизации. Возможность возникновения всех этих дефектов увеличивается по мере уменьшения толщины покрытия. При наличии таких дефектов покрытия любой открытый медный сплав будет реагировать с окружающей средой, образуя продукты коррозии, которые могут попасть на покрытую поверхность. В качестве простого примера, продукты медно-серной коррозии мигрируют, или ползут, по поверхности металла, как показано на рисунках 2 и 3. На рис. 2 показана миграция продуктов коррозии вдоль стенок пор к поверхности. На ФИГ. 3 представлена микрофотография мигрирующего кольца коррозии на поверхности медного сплава с золотым напылением. Если контактная поверхность содержит любое из колец продуктов коррозии, показанных на рис. 3, межфазное сопротивление, вероятно, в некоторой степени изменится. Однако использование никелевого подслоя как препятствует коррозии, так и уменьшает коррозионную ползучесть. Никель образует очень тонкий немигрирующий инертный пассивированный оксид. По сути, никель пассивирует подложку в месте дефекта, поэтому коррозия не мигрирует на поверхность.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

Толщина никелевой подложки имеет дополнительное преимущество - она действует как антидиффузионный барьер. Медь легко диффундирует через золото, и если диффундирующая медь достигает позолоченной поверхности, она образует на ней коррозионную пленку, которая может препятствовать контакту с позолоченной металлической поверхностью. Медь, содержащая никелевую основу, диффундирует гораздо медленнее, а никелевая основа обычно толще, чем золотое покрытие, поэтому скорость диффузии меди к золотой поверхности значительно снижается. Поскольку скорость диффузии увеличивается с ростом температуры, преимущества никеля становятся еще более очевидными, если соединитель предназначен для работы при высоких температурах. Пассивирующие и ингибирующие миграцию свойства никеля также полезны при селективном нанесении покрытия. Коррозия поверхности и кромок (и связанная с ней коррозионная ползучесть на границе контакта) будет сведена к минимуму, если материал медного сплава будет полностью покрыт никелем перед селективным нанесением покрытия на границу контакта. Помимо этих проблем, на потенциальное коррозионное воздействие износа на покрытие влияют свойства никелевой подложки. Как упоминалось ранее, контактный интерфейс повреждается из-за микродвижения контактного интерфейса в течение срока службы соединителя, например, под действием механических сил или сил теплового расширения. Никель как фактор снижения износа имеет два преимущества. Первое преимущество - это пассивирующие и ингибирующие миграцию свойства никеля, о которых мы говорили ранее. Износ золота и обнажение никелевой подложки не приведет к уменьшению коррозии; обнажение никеля может привести к увеличению сопротивления контакта, но величина этого увеличения будет гораздо меньше, чем в результате коррозионного воздействия. Вторым преимуществом является повышенная износостойкость контактного покрытия. Эффект износа будет более подробно рассмотрен в одной из последующих статей. Здесь же достаточно понять, что никелевая подложка повышает эффективную твердость контактного покрытия. Покрытие, используемое на разъемах, обычно называется твердым золотом и имеет твердость около 200 единиц. Никелевые подложки обычно имеют твердость 400 Nups и более. Поэтому с увеличением твердости поверхности эффективная твердость покрытия увеличивается, а скорость износа снижается. Учитывая важность никелевой подложки для работы разъема, какая толщина никеля необходима? Типичная толщина никелевого слоя в позолоченных разъемах составляет от 1,25 до 4,0 мкм. Нижний предел - это обеспечение достаточной толщины для удовлетворения требований, в то время как верхний предел учитывает стоимость и механические факторы, среди прочего. Вопрос стоимости связан с тем, что большее количество никеля означает большее время нанесения покрытия и затраты на материалы. Механические соображения более сложны. При увеличении толщины никелевого покрытия пластичность никеля снижается, а шероховатость покрытия увеличивается. Снижение пластичности может привести к растрескиванию покрытого слоя и увеличению шероховатости, снижению пористости, износостойкости и т. д. В заключение следует отметить, что важность никелевой подложки в позолоченных соединительных системах трудно переоценить. Пассивирующие свойства никеля играют важную роль в замедлении образования и миграции продуктов коррозии на медной поверхности контактного материала. Кроме того, никель обеспечивает антидиффузионный барьер, который предотвращает миграцию основного металла на границе контакта. Твердость никеля очень важна для повышения износостойкости позолоченных контактных систем, увеличения срока службы и устойчивости к микродвижениям. Учитывая эти преимущества, любой позолоченный разъем должен поставляться с никелированной основой.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

2, на платформе World Trade Electronic Products Network, связанные с введением и продажи продуктов краткое: World Trade Electronic Products Network - профессиональный агент / производство / продажа различных {разъем | жгут | провод и кабель продукты }; если у вас есть связанные [разъем | жгут | провод и кабель продукты] покупки / поиск потребностей или хотели бы купить / чтобы понять, какие разъемы | жгут | провод и кабель продукты мы можем предоставить решения, пожалуйста, свяжитесь со следующими Отдел I бизнес персонала; Если у вас есть связанные [разъем | жгут проводов | провод и кабельная продукция] продаж / ресурсов и продвижения потребностей, пожалуйста, нажмите на "¡¡ Деловое сотрудничество ←" с человеком, чтобы обсудить!