第三章 接触镀层

一、操作前檢查

1. 大多数电连接器使用接触镀层的原因有两个。首先保护接触弹片的基材金属不受腐蚀，其次是优化接触界面的性质，尤其是连接器的机械和电气性能。
2. 首先应考虑腐蚀防护。大多数电连接器接触弹片是由铜合金制成，而铜合金在典型的电连接器工作环境中容易受到腐蚀，如氧化和硫化。实际上，接触镀层是用来封闭接触弹片与工作环境隔开以防止铜的腐蚀。当然，镀层材料在其工作环境里必须不被损害（至少在有害的范围内）。作为腐蚀防护重要功能的同时，优化界面是选择合适的接触镀层材料的考虑因素。
3. 与机械性能有关的参数主要是影响镀层的耐久性、或磨损，以及配合力的因素。正如第二章所提到的，事实上这些要考虑的因素，是在相同基本效果下的两种不同的看法，即多点接触界面在相对运动过程中冷焊连接的分离。最重要的机械性能包括硬度，延展性和镀层材料的摩擦系数。所有这些性质要依镀层材料的内在性质及其所运用的工作过程而定。
4. 电气性能的优化可从如下方面考虑，即对已经存在和即将形成的位于接触镀层表面薄膜的控制。如第一章讨论的，电连接器电气性能的一个主要需求是建立和维持稳定的连接器阻抗。为达到这个目的，需要一个金属接触界面以提供这样的固有稳定性。建立这样的接触界面需要表面薄膜能在接触配合的时候避开或分裂。这两种不同的选择明确了贵金属或稀有金属和普通金属之间的区别。
5. 在不同程度上，贵金属镀层(如金，钯以及它们的合金)其本质对表面薄膜来说是游离的。对这些镀层来说产生界面的金属接触相对较简单，因为它仅仅需要接触表面的伴随物在配合时的移动。通常这很容易实现。为维持接触界面阻抗的稳定性，连接器设计要求应注意保持接触表面贵金属性以防止外在因素如污染物、基材金属的扩散以及接触磨损的影响。以上每个因素都将加以详细讨论。
6. 普通金属镀层—特别是是锡或锡合金—其表面都自然覆盖有一层氧化薄膜。锡接触镀层的利用，是因为这层氧化物容易在配合时候被破坏，这样金属接触就容易被建立起来。电连接器设计的需求是能保证氧化膜在连接器配合时破裂，而在电连接器的有效期内确保接触界面不再被氧化。再氧化腐蚀，在磨损腐蚀中，是锡接触镀层最主要的性能退化机理。银接触镀层最好被当作是普通金属镀层，因为该镀层容易受到硫化物和氯化物的腐蚀。由于氧化物的形成通常也把镍镀层当作是普通金属。
7. 本章将讨论接触镀层材料和电连接器的选择标准。在讨论材料之前先按次序讨论一下采用接触镀层的主要方法。

3.1镀层方法

8. 有几种方法在接触镀层中得以运用。主要有三种技术：
   1. 电镀（electrodeposition）
   2. 喷镀（cladding）
   3. 热浸（hot dipping）

3.1.1电镀

9. 电镀是在连接器制造中，在接触弹片上加以镀层有最为广泛的使用方法。这里仅对其基本过程作一简要描述。更为详细的讨论可见于Durney和 Reid以及 Goldie的论述中。
10. 典型的电镀单元如图3.1所描述。电镀是电镀液中的金属离子沉积到阴极(本图中是接触弹片)，其中金属离子可来自电镀液中的可溶性阳极，以补充沉积到阴极上的金属离子。在这个简单的单元中，沉积电镀过程主要是由溶液的化学作用和阴极表面的电流分布来控制。
11. 原则上电镀过程的现象描述是非常简单的。镀层材料如金，沉积在底层基本金属不同的点上并且在电镀过程中在镀层的表面渐渐加厚。达到一定厚度时，镀层“完全地”覆盖在底层金属的表面上。围绕“完全”这个词的引证都是为了揭示这样一个事实，即镀层覆盖的程度由基材金属的表面特性和清洁程度以及电镀过程而定。电镀过程中最普通的缺点是在镀层上有很多孔隙（pores）。这种多孔性（porosity）和它对接触性能的影响将在后面的章节中讨论。
12. 大多数电连接器接触镀层是在不断循环往复（reel-to-reel）的过程进行以充分利用这个过程的成本效用。在本世纪七十年代和八十年代初期，大量的努力都是为了减少电连接器镀层中金的使用量，因为当时其价格高达800美元。减少金镀层的厚度（如后面章节中将讨论的，利用镍底层是可能达到的）和控制金的数量及其在接触处的位置取得了极大成功。
13. 接触镀层电镀通常有三种类型：完全电镀（overall），局部电镀（selective），双重电镀（duplex）。上述例子可见图3.2所示。正如所预料的，完全电镀（overall）是镀层完全覆盖在接触表面上。锡接触通常是完全镀层。对贵金属接触而言，出于对成本的考虑一般采用局部电镀（selective ）或双重电镀（duplex）。在这两种情况下，贵金属是有选择性的运用于可分离性接触的末端，而此运用不同于在永久性连接或其末端中镀层的运用。选择性接触镀层有用在永久性连接上的金镀层，但镀层厚度在每一末端可能不同。双重电镀（Duplex）通常都是镀在永久性连接末端的锡或锡合金。
14. 应当注意到电镀材料的性能，尤其是贵金属，它与相同的锻造性材料（wrought form）有很大的不同。一般来说，电镀材料更硬而延展性较差，且比锻造性材料的密度小。其变动范围与材料本身和电镀过程均有关系。

3.1.2 喷镀

3.1.3 热浸

3.1.4 总结

3.2 接触镀层材料

3.2.1贵重接触镀层

小结．

3.2.2 普通金属镀层

3.3　选择可分离接触界面的接触镀层的考虑

3.3.1 贵金属接触镀层系统的设计考虑

总结．

3.3.2普通金属接触镀层的设计考虑因素

3.3.3 接触镀层的其它设计考虑

3.4接触镀层选择

3.4.1配合要求

总结

3.4.2 应用环境

3.4.3电路需求

3.5　接触镀层概述