關(guān)于連接器退化機(jī)理，我們將繼續(xù)研究討論。此篇我們將重點(diǎn)討論在貴金屬接觸系統(tǒng)中腐蝕對(duì)接觸電阻的影響，特別是鍍金界面。關(guān)鍵討論鍍金層下鎳底層的重要性及其對(duì)提高鍍金連接器性能的好處。

在第1篇文章中，介紹了接觸界面的凹凸模型.為了方便起見，再回顧第1篇文章中的圖1和圖2。凹凸不平模型的關(guān)鍵點(diǎn)是，接觸點(diǎn)很小，直徑大約為微米級(jí)，分布在界面接觸區(qū)域，以及在咬合時(shí)變形所產(chǎn)生的接觸區(qū)域。穿過接觸界面的電流必須通過凹凸不平的接觸點(diǎn)，從而產(chǎn)生稱為收縮電阻的電阻。收縮電阻的大小取決于凹凸觸點(diǎn)的數(shù)目、大小和分布等，因?yàn)樗械陌纪菇佑|都是電平行的。當(dāng)所有的凹凸不平的接觸界面都是金屬對(duì)金屬的，例如金對(duì)金或錫對(duì)錫時(shí)，即使在理想的情況下，收縮電阻也是存在的。如果任何一個(gè)凹凸不平的界面覆蓋腐蝕層或污染物，收縮電阻就會(huì)增加。這就是為什么腐蝕是連接器退化的重要原因。由于腐蝕或污染而失去凹凸不平的接觸面或凹凸不平的觸點(diǎn)，可能導(dǎo)致接觸界面電阻增加，這足以導(dǎo)致連接器失效。

現(xiàn)在，讓我們討論鍍金連接器的腐蝕。眾所周知，黃金是貴金屬，換句話說，它是一種不腐蝕的金屬；由于這種特性，黃金在珠寶中廣泛使用。雖然有這特性，但這并不意味著鍍金連接器不易受到腐蝕。連接器是一個(gè)機(jī)電系統(tǒng)， 連接器通過機(jī)械系統(tǒng)提供電氣性能。機(jī)械系統(tǒng)的兩個(gè)分離系統(tǒng)需要配合和接觸等。鍍金連接器由鍍金表面和銅合金材料上的鎳底層（ 為優(yōu)化接觸表面）等組成。銅合金材料為連接器配合提供了必要的彈性。系統(tǒng)中的腐蝕源為銅合金材料。 銅與氧氣、硫和氯等都會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這都是連接器應(yīng)用環(huán)境中常見的現(xiàn)象。因此，關(guān)于腐蝕敏感性，連接器設(shè)計(jì)必須解決如何消除或減少銅腐蝕，并確保任何形成腐蝕的物質(zhì)不能置于連接器接觸界面。這在理論上是容易的，但在實(shí)踐中是一個(gè)挑戰(zhàn)。

如果連接器制造商將連接器完全鍍上5微米的金，那么在連接器中就不會(huì)有腐蝕問題。然而，由于成本的原因，大多數(shù)鍍層在0.25到0.75微米之間，而且通常只是接觸界面上進(jìn)行電鍍?？紤]到成本因數(shù)，選擇銅材作為連接器材料比較普遍。選擇性電鍍，以及其他制造工藝，可能導(dǎo)致銅裸露或者邊沿銅裸露。當(dāng)鍍金中存在缺陷時(shí)，薄鍍層會(huì)導(dǎo)致潛在的銅暴露。除了這些腐蝕源外，還必須考慮到在連接器的連接使用周期中鍍金層的磨損，或者在使用過程中接觸界面的擾動(dòng)等。所有這些問題通常被忽視，鎳底層的鍍金連接器需要得到正確的評(píng)估。

連接器內(nèi)部問題首先來自電鍍層厚度。圖2簡(jiǎn)要描述了有無鎳底層的鍍金表面的情況變化。鍍金過程中的任何缺陷都會(huì)導(dǎo)致銅合金材料的暴露。電鍍?nèi)毕莅紫?，劃痕，和電鍍前的污染?dǎo)致電鍍不完整等等。隨著鍍層厚度的減小，所有這些缺陷的潛在性都會(huì)增加?？紤]到這些鍍層缺陷的存在，任何暴露的銅合金都會(huì)與應(yīng)用環(huán)境發(fā)生反應(yīng)，形成的腐蝕產(chǎn)物可以進(jìn)入鍍層表面。簡(jiǎn)單舉例來說明，如圖2和圖3所示的銅硫腐蝕產(chǎn)品在金屬表面上遷移，或蠕變。圖2顯示腐蝕產(chǎn)物沿孔隙部位的墻壁向表面遷移。圖3是鍍金銅合金表面腐蝕遷移環(huán)的顯微照片。如果接觸界面包含圖3所示的任何腐蝕產(chǎn)物環(huán)，界面電阻很可能會(huì)在某種程度上發(fā)生變化。然而，鎳底層的使用既能抑制腐蝕，又能減少腐蝕蠕變。鎳形成一種非常薄的不遷移的惰性和鈍化氧化物。實(shí)際上，鎳鈍化了缺陷部位的底層，所以沒有腐蝕物遷移到表面。

相關(guān)厚度的鎳底層還有另外一個(gè)好處是作為防擴(kuò)散屏障。銅很容易通過金擴(kuò)散，如果擴(kuò)散的銅到達(dá)鍍金表面，它將在表面形成腐蝕膜，這可能會(huì)阻礙鍍金金屬表面的接觸。含有鎳底層的銅擴(kuò)散速度要慢得多，而且鎳底層通常比鍍金層要厚，因此銅擴(kuò)散到金表面的速度明顯降低。由于擴(kuò)散速率隨著溫度的增加而增加，如果連接器是用于較高溫度的應(yīng)用環(huán)境，鎳的好處更為明顯。

鎳的鈍化和遷移抑制特性對(duì)于選擇性電鍍也是有益的。如果銅合金材料在接觸界面的選擇性鍍金之前被整體鍍覆鎳，則表面和邊緣腐蝕(以及與接觸界面的相關(guān)腐蝕蠕變)將被最 小化。

除了這些問題外，磨損對(duì)鍍層的潛在腐蝕效應(yīng)也受到鎳底層特性的影響。如前所述，由于連接器的配合使用周期內(nèi)由于機(jī)械或熱膨脹驅(qū)動(dòng)力等原因使接觸界面發(fā)生微動(dòng)，使接觸界面受損。而鎳作為減少磨損的因數(shù)有兩個(gè)好處。第1個(gè)好處是我們前面討論的鎳的鈍化和遷移抑制特性。黃金的磨損和鎳底層的暴露不會(huì)導(dǎo)致有關(guān)腐蝕的減弱；暴露的鎳可能會(huì)導(dǎo)致接觸電阻的增加，但這種增加的幅度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于腐蝕效應(yīng)而發(fā)生的情況。第二個(gè)好處是提高了接觸電鍍層的耐磨性。磨損的影響將在后面的文章中更詳細(xì)地討論。在這我們明白鎳底層將提高接觸鍍層的有效硬度就足夠了。連接器上使用的鍍金層通常稱為硬金，硬度約為200努普。鎳底層的硬度一般為400努普或更高。因此，隨著表面硬度的增加，鍍層的有效硬度增加，磨損率趨于降低。

考慮到鎳底層對(duì)連接器性能的重要性，需要什么鎳厚度呢？鍍金連接器中的典型鎳厚度范圍在1.25到4.0微米的范圍內(nèi)。下限是確保足夠的厚度滿足要求，上限則考慮成本和機(jī)械因素等。成本問題是由于更多的鎳意味著更多的電鍍時(shí)間和材料成本。機(jī)械方面的考慮更復(fù)雜。隨著鍍鎳厚度的增加，鎳的延展性趨于減小，鍍層的粗糙度趨于增加。降低的延展性會(huì)導(dǎo)致鍍層開裂，并增加粗糙度，降低孔隙度和磨損性能等。

總之，鍍金連接器系統(tǒng)中鎳底層的重要性怎么強(qiáng)調(diào)也不為過。鎳的鈍化特性對(duì)減緩接觸材料銅表面腐蝕產(chǎn)物的形成和遷移具有重要意義。此外，鎳還提供了防擴(kuò)散屏障，防止接觸界面底層金屬的遷移。鎳的硬度對(duì)提高鍍金接觸系統(tǒng)的耐磨性，提高使用壽命和抗微動(dòng)磨損等都具有非常重要意義。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，任何鍍金連接器都應(yīng)指定使用鍍鎳底層.

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