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防水接插件的可靠性与材料的关系

发布时间:2022/2/23

通过深思熟虑的防水接插件规划、材料挑选、制造和科学处理,能够明显减轻镀锌腐蚀,然后坚持高质量的触摸外表无缺性,并尽量削减防水接插件暴露在倒运条件下。

 

金属触摸外表在高湿度和微量化学物质环境中,在触摸外表构成吸附电解质时,就会发生电偶腐蚀。防水接插件触摸外表上的腐蚀是一个化学进程,通过氧化或化学反响逐步恶化金属外表。从平板电脑、笔记本电脑和智能恒温器等消费级物联网设备到工业物联网(IloT)网络技术。腐蚀是构成数据室和电信设备中大大都低压、低电流、信号电路缺陷的首要原因。

但是,腐蚀的发生也取决于防水接插件金属外表的无缺性和化学活性水平。触摸外表有必要在很长一段时间内坚持安稳,关于大大都防水接插件来说是必要的。一般运用电镀或包层工艺涂覆金或其他导电、耐腐蚀的贵金属来前进功能。

电偶腐蚀

电偶腐蚀是种电解进程,类似于电池中的原理。要发生电偶腐蚀,有必要存在电解质、阳极、阴极和电流途径。腐蚀程度取决于五个条件:环境,温度,湿度,金属产品的类型,腐蚀产品的类型等。

两种环境条件:相对湿度超越60%和环境气体的存在(如氯、氧化亚氮和二氧化硫等),是发生电解质的首要催化剂。高湿度环境条件下,含有溶解气体的水蒸气凝结在防水接插件外表,构成一种温和的导电酸。部分阳极和阴极是由触摸外表涂层中的缺口或孔隙构成。孔底暴露的母材成为阳极,贵金属涂层构成阴极。终究,因为涂层、界面、母材和电解质都是导电的,所以电流途径是无缺的。

 

腐蚀速率是腐蚀产品的功能之一。铜腐蚀产品十分多孔,容许连续的蒸汽穿透,并与水反响构成额定的化合物,加速连续腐蚀。镍腐蚀的产品不受水分的影响,并牢固地附着在金属外表,构成水分屏障。因此,镍的电流侵略往往遭到很大约束。

终究,假设一切四个必要条件都存在,不论外表涂层怎么,都会发生腐蚀。为了抵抗腐蚀,有必要消除四个条件中的至少一个。因为防水接插件制造商能够操控触摸外表及其涂层的质量,因此能够下降阳极和阴极构成的或许性。

触摸外表涂层完整性

触摸外表涂层中最常见的缺陷来历是孔隙率,或暴露基体涂层中的不连续性。在涂层的制造进程中,或在防水接插件的制造、处理和检验进程中,都会发生开裂。

电镀金属和包层金属都有过多的孔隙率。关于电镀金属,这种情况或许是因为外来颗粒或不良的基板外表饰面、受污染的电镀溶液、因为外表粗糙度而发生的不均匀电镀、导致涂层在高压区域自毁内应力、以及在成形操作进程中、或在粗糙处理后使外表容易开裂。

另一方面,粘土金属更具可塑性,在构成进程中往往坚持其完整性。包覆触摸外表的孔隙率更有或许是因为衬底外表的外来颗粒或过度的外表粗糙度构成。但是,包覆涂层会遭到由相互涣散引起的虚伪孔隙率的影响。

在熔覆进程的退火部分,来自衬底材料的原子通过衬底和涂层材料的晶粒结构搬家。这种涣散使富含贱金属的合金在防水接插件材料外表的晶界结处留下区域。孔隙度检验闪现这些区域为孔隙,一般直径小于0.003",但这不是实在的孔隙度,应该疏忽。

 

关于镀膜材料,沿晶界搬家是腐蚀的另一个来源。大约10%的体系材料是电镀硬金,这些材料有拓展晶界的倾向,使腐蚀性元素更容易到达基体。

 

外表粗糙度提高了包层和电镀金属材料的孔隙率,但电镀外表往往更脆弱。更简略在粗糙外表的峰谷上堆积,这或许导致正常可接受的均匀厚度散布不良。在电镀外表留下缺口,当运用规范的X射线荧光程序丈量电镀涂层厚度时,这些缺口很难被发现。

外表粗糙度是粘合剂和磨料磨损的重要因素。首要,磨损在高外表点初步。第二,镀金在粗糙外表的不均匀散布使它们更简略遭到过度磨损。例如,用于轿车安全设备的镀金防水接插件在短短五次磨损循环后表现出不行接受的孔隙率,虽然它通过了X射线荧光检验未能检测到涂层散布不良。

虽然防水接插件的正常生命周期只需几个磨损周期,但惯例安装和确诊需求估计10个周期,规范要求50个周期,保证可接受的安全裕度。

 

外表涂层检验和点评

防水接插件制造商运用两个规范检验来监测其金属涂层进程:不受操控的直接侵略检验,根据ASTMB-735检验硝酸和蒸汽,以及根据ASTMB-741进行电图操控腐蚀检验。这些检验也为猜测运用寿数供应了一种间接方法。

现场暴露能够用Battelle混合流动气体环境仿照。48小时的加速检验仿照了一年的户外暴露。Battelle检验创建了四类环境,它们表示一系列潜在的电流侵略情况。检验III在规划用于仿照大大都信号级防水接插件的环境中发生纯腐蚀。第三类检验运用高浓度的腐蚀性气体,并能发生搬家性腐蚀,在触摸外表区域上发生腐蚀薄膜并逐步涣散。这种现象称为蠕变,能够起源于孔隙或暴露的边缘,在那里金属现已被冲压。

美国检验和材料学会(ASTM)的一个委员会现在正在与一些特定的制造商协作,为II类和类环境拟定规范,这些制造商收集了许多关于Battelle环境中一些涂层金属体系耐蚀性的数据。

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