連接器端子鍍層

來源：線束世界?作者：線束世界-Jimmy?2022-04-24 09:20

今天聊聊汽車插件的電接觸，主要是彈性元件的鍍層；這個(gè)話題在之前的文章里也陸陸續(xù)續(xù)的聊過，之所以再次單開一篇文章來l聊聊，是因?yàn)樵谖铱磥恚?/span>隨著整車的更高的智能化、更大的功率的應(yīng)用，對(duì)連接器，尤其連接的穩(wěn)定性和可靠性要求越來越高，我們看之前很多次的汽車召回也經(jīng)?？匆娨?yàn)檫B接器的接觸的問題，連接器的廠商應(yīng)多在這方便做更深層次的基礎(chǔ)研究；

接觸系統(tǒng)一般由與公端子、母端子、彈性元件構(gòu)成，一般公母端子為黃材料，而彈性元件需要具有更大的彈性，一般為彈性更好的鈹青銅一類合金銅材料，具有比較低的松弛，這個(gè)能確保整個(gè)使用周期內(nèi)能夠提供穩(wěn)定的接觸法向力。

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對(duì)于汽車連接器而言，要能滿足苛刻的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境同時(shí)要保持良好的性能，對(duì)于連接器廠商而言，需要關(guān)注很多方面，比如連接器最核心的電接觸系統(tǒng)；而端子的穩(wěn)定性直接決定了連接器的可靠性和耐久性，對(duì)于接觸端子，我們需要考慮很多方面，比如其接觸的形狀結(jié)構(gòu)，比如圓形的還是矩形片式的，比如有效的接觸點(diǎn)的數(shù)量，比如插拔的法向力確定，以及接觸端子的材料選擇，彈性件材料的選擇，它的機(jī)械熱松弛等。

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端子結(jié)構(gòu)的類型各家都有自己的代表技術(shù)，對(duì)于越來越大的電流，比如高達(dá)500A的充電電流，就需要充電插口和連接器有更大的載流能力，同樣端子也需要更大的載流能力，對(duì)于充電口，受標(biāo)準(zhǔn)的外形限制，目前大家主流上采用雙曲線繞組的形式較多，重要的原因還是因?yàn)殡p曲線的結(jié)構(gòu)可以提高較多的電觸點(diǎn)以及較穩(wěn)定的觸點(diǎn)接觸力，最早的這種雙曲線的形式要追溯到1950年的法國(guó)人Francois Bonhomme發(fā)明的一種用于鐵路電源的連接器，當(dāng)時(shí)主要是為了解決端子在軌交的沖擊和振動(dòng)下不能保持穩(wěn)定的電氣接觸，當(dāng)然當(dāng)時(shí)的繞組是以線網(wǎng)形式呈現(xiàn)，它的兩端設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)還是比較復(fù)雜的，這就是我們后來所說的線簧，后來這種技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)六七十年代被廣泛用于醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，美國(guó)當(dāng)年的航空技術(shù)上同樣也采用了該技術(shù)，后來這種雙曲線的設(shè)計(jì)思路被廣泛的應(yīng)用和改造，就包括我們現(xiàn)在大量用在直流充電口里雙曲線的端子設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)然這個(gè)不是我們今天主要話題，不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是需要從自身的需求出發(fā)。

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對(duì)于電接觸而言，除了關(guān)于彈性件而言，我們也關(guān)注容易被忽視的一個(gè)點(diǎn)，那就是鍍層

接觸端子會(huì)被應(yīng)用在更高的電流更復(fù)雜的環(huán)境下，比如更高的濕熱環(huán)境，所以電接觸需要非常好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，當(dāng)然在插拔的過程中也需要更低的摩擦和磨損，因?yàn)楦吣Σ聊p會(huì)增加其薄膜電阻，所以一般我們需要在基材上增加金屬鍍層來降低這種影響，提高更好的接觸；

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目前各種連接器表面的鍍層的類型非常多，當(dāng)然其成本和應(yīng)用有所不同，一般來說貴金屬的，比如鍍金、鍍銀等被用于更大功率更重要的電接觸場(chǎng)合，而鍍錫等則被用于一些較小功率及一些消費(fèi)類連接器中，比如在高壓連接器里往往是銅基材上會(huì)進(jìn)行裸銅、鍍鎳、鍍銀等用于保證更好的導(dǎo)電性能時(shí)還能提供更高的耐磨性；相比金鈀的昂貴，鍍銀是很多大電流的連接器的鍍層最理想的選擇，因?yàn)樗哂兴薪饘僦凶罡叩膶?dǎo)電性和導(dǎo)熱性，當(dāng)然銀對(duì)含硫物質(zhì)比較敏感，會(huì)形成硫化銀，而這種硫化銀形成的表層在高壓高流下是會(huì)被擊穿掉的，（大電流不僅會(huì)擊穿硫離子，一些其它灰塵下的離子也會(huì)被擊穿，較大的電流是具有“自清潔功能”的，所以我們經(jīng)常說連接器上有“灰”那是一種不太專業(yè)的說法）但是當(dāng)電流電壓較小時(shí)則不會(huì)，會(huì)影響接觸的可靠性，所以鍍銀一般都是用在較大電流的接觸中，所以這個(gè)地方對(duì)于很多鍍銀的大電流連接器的應(yīng)用儲(chǔ)層要盡量避免含硫較多的環(huán)境（比如一些硫化橡膠件）

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常見的接觸鍍層

Contact plating material options for electronic connectors A comparison of hard gold and hard gold flashed palladium-nickel (80/20)

?其實(shí)針對(duì)越來越大電流的充電口端子，目前插拔次數(shù)是要求不低于10000次其實(shí)這種插拔次數(shù)最直接的影響就是鍍層及基材的磨損，而這種磨損更大的程度是鍍層的磨損損壞的影響，其實(shí)在導(dǎo)體通過很大電流時(shí)，產(chǎn)生的焦耳熱對(duì)磨損本身不會(huì)造成實(shí)質(zhì)性的破壞，更多的還是無電流下的磨損影響比較大，目前很多連接器同行開始把銀石墨烯合成材料用于銀鍍層的使用，利用石墨烯的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性和銀進(jìn)行結(jié)合使用，它們結(jié)合了銀的導(dǎo)電性能和石墨的自潤(rùn)滑優(yōu)勢(shì)，石墨的加入可作為潤(rùn)滑劑，將配合期間接觸區(qū)任何部分的磨損降至很常低的程度，這種新的鍍層的應(yīng)用可以大大提高其耐磨性，可以把大電流端子的插拔次數(shù)做到20000~50000次，同時(shí)在不增加端子的尺寸前提下，最大程度的帶走熱量提供更大的載流能力；

Tribology of Metal-Graphite Composites

TENDUR is TE Connectivity(TE)'s new surface plating developed?

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