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3.4 镀金表面磨损后气体加速腐蚀实验 只插拔1次时,插针外表面就有清晰的磨损划痕,如图6(a)所示;腐蚀后在插针针尖和划痕中都有浅绿色结晶腐蚀物生成,如图6(b)所示.说明仅一次插拔,就有可能磨穿镀金层,使中间层Ni暴露出来.与镀金层厚度减少相一致,经过50次插拔后的插针表面镀金层几乎全磨掉了,白色的中间层镍显露出来,可以看到许多小孔分布在插针表面镀镍层上,如图7(a)所示.加速腐蚀后表面生成了大而厚的浅绿色、棕黑色腐蚀产物,如图7(b)所示.说明不但有镍的腐蚀物,而且通过镀镍层微孔,还形成了基底铜的黑色腐蚀物。
3.5 扫描电镜观察镀金表面磨损程度 把腐蚀后的样品在丙酮中进行10分钟的超声清洗,除去腐蚀物,然后使用扫描电镜观察插针表面磨损形貌.仅插拔1次的插针表面划痕中有几块小黑色区域,Au磨穿,Ni层暴露出来,如图8(a).插拔了50次的插针表面镀金层几乎全部磨损掉,只有少量Au还残留在表面上,中间层Ni暴露出来,在电镜照片中呈黑色,如图8(b).而且镀镍层还存在大量的微孔.
4 讨论 4.1 连接器镀金层磨损检测的必要性 镀金层抗磨损能力影响其使用的耐久性.标准要求检测同轴连接器多次插拔磨损后的接触电阻或拔出力是很有必要的.因为接触对经多次啮合和分离,如果造成接触对之间弹性力降低,则会引起接触电阻升高,甚至开路.但是,如果连接器接触对经过多次插拔磨损后接触电阻或拔出力都在合格范围内,是不是就可以认为它们具有足够的耐久性了呢?应该考虑连接器实际应用环境对磨损后表面的腐蚀性. 大量连接器在开始使用时都表现出较好的性能,但随着时间的延长,表现出各种失效现象,很大程度上是与环境影响因素分不开的.而同轴连接器镀金层由于不可避免地有插拔磨损,所以环境对磨损后的连接器可靠性必然有影响,因此研究连接器表面镀金层的抗磨损能力就变得十分必要. 4.2 插针表面镀金层硬度
使用维式硬度计测量插针表面的硬度,压力选取0.1N.图7中插针表面硬度较低,为Hv=104.选取硬度较高的插针(Hv=120),经过50次的插拔磨损,表面的镀金层只减少了0.1～0.2μm,如图9(a).对比图5(c)中硬度较低的插针(Hv=104),同样的磨损次数下,硬度提高,插针表面镀金层抗磨损能力大大增强.经过气体加速腐蚀后,50次插拔磨损的插针(Hv=120),只在插针尖部有腐蚀物生成,如图9(b).所以,测量连接器触点表面硬度,也可作为初步考察连接器触点镀金层抗磨损能力的指标.但由于各种连接器结构不同,触点受力不同,应以实际磨损程度来判断镀金层的抗磨损能力。 4.3 连接器镀金层磨损测量方法的优缺点分析 使用荧光X射线测厚仪直接测量同轴连接器接触区磨损前后镀金层的厚度.但是入射X射线测试光阑是Φ0.3mm的圆,测得镀金层厚度为一个圆形区域的平均值.不能指出镀金层磨损后的一些特征位置,如镀金层磨穿点.而这些造成基底材料暴露的区域才是在使用中易发生腐蚀,影响电触点长期使用可靠性的特征点.使用气体加速腐蚀可以把这些特征点表现出来,且不受连接器结构、形状影响.对于可靠性要求高和使用环境恶劣的连接器可靠性评估具有实际应用意义.不足之处是如果镀金层表面具有微孔或一些固有缺陷,在气体加速腐蚀中也会生成腐蚀物溢出表面,应与磨穿镀金层造成的腐蚀区分开,这需要与磨损划痕相结合来共同判断. 5 结论 (1)评价同轴连接器镀金层质量需考察镀金层抗磨损能力. (2)测量同轴连接器镀金触点表面硬度、镀金层厚度可作为判断其抗磨损能力的参考. (3)采用潮湿SO2气体加速腐蚀实验,并配以光学显微镜、扫描电子显微镜可以检测不同形状连接器触点镀金层磨穿的特征点,对评估镀金连接器长期使用可靠性具有实际应用意义. |
