【正文】 再氧化腐蝕，在磨損腐蝕中，是錫接觸鍍層最主要的性能退化機理。銀接觸鍍層最好被當作是普通金屬鍍層，因為該鍍層容易受到硫化物和氯化物的腐蝕。由于氧化物的形成通常也把鎳鍍層當作是普通金屬。本章將討論接觸鍍層材料和電連接器的選擇標準。在討論材料之前先按次序討論一下采用接觸鍍層的主要方法?！　∮袔追N方法在接觸鍍層中得以運用。主要有三種技術(shù)：　?。婂儯╡lectrodeposition）　?。畤婂儯╟ladding）．熱浸（hot dipping）　　電鍍是在連接器制造中，在接觸彈片上加以鍍層有最為廣泛的使用方法。這里僅對其基本過程作一簡要描述。更為詳細的討論可見于Durney和 Reid以及 Goldie的論述中。　　。電鍍是電鍍液中的金屬離子沉積到陰極(本圖中是接觸彈片)，其中金屬離子可來自電鍍液中的可溶性陽極，以補充沉積到陰極上的金屬離子。在這個簡單的單元中，沉積電鍍過程主要是由溶液的化學(xué)作用和陰極表面的電流分布來控制?！　≡瓌t上電鍍過程的現(xiàn)象描述是非常簡單的。鍍層材料如金，沉積在底層基本金屬不同的點上并且在電鍍過程中在鍍層的表面漸漸加厚。達到一定厚度時，鍍層“完全地”覆蓋在底層金屬的表面上。圍繞“完全”這個詞的引證都是為了揭示這樣一個事實，即鍍層覆蓋的程度由基材金屬的表面特性和清潔程度以及電鍍過程而定。電鍍過程中最普通的缺點是在鍍層上有很多孔隙（pores）。這種多孔性（porosity）和它對接觸性能的影響將在后面的章節(jié)中討論?！　〈蠖鄶?shù)電連接器接觸鍍層是在不斷循環(huán)往復(fù)（reeltoreel）的過程進行以充分利用這個過程的成本效用。在本世紀七十年代和八十年代初期，大量的努力都是為了減少電連接器鍍層中金的使用量，因為當時其價格高達800美元。減少金鍍層的厚度（如后面章節(jié)中將討論的，利用鎳底層是可能達到的）和控制金的數(shù)量及其在接觸處的位置取得了極大成功。　　接觸鍍層電鍍通常有三種類型：完全電鍍（overall），局部電鍍 （selective），雙重電鍍（duplex）。正如所預(yù)料的，完全電鍍（overall）是鍍層完全覆蓋在接觸表面上。錫接觸通常是完全鍍層。對貴金屬接觸而言，出于對成本的考慮一般采用局部電鍍（selective ）或雙重電鍍（duplex）。在這兩種情況下，貴金屬是有選擇性的運用于可分離性接觸的末端，而此運用不同于在永久性連接或其末端中鍍層的運用。選擇性接觸鍍層有用在永久性連接上的金鍍層，但鍍層厚度在每一末端可能不同。雙重電鍍（Duplex）通常都是鍍在永久性連接末端的錫或錫合金。應(yīng)當注意到電鍍材料的性能，尤其是貴金屬，它與相同的鍛造性材料（wrought form）有很大的不同。一般來說，電鍍材料更硬而延展性較差，且比鍛造性材料的密度小。其變動范圍與材料本身和電鍍過程均有關(guān)系。 噴鍍　　噴鍍是指在高壓作用下以機械結(jié)合的方法將兩金屬接觸面結(jié)合到一起。通常有三種方式：完全噴鍍（overlays） ，選擇噴鍍（toplays） 和鑲嵌噴鍍（inlays）。其中完全噴鍍（overlays）完全覆蓋底層金屬。選擇噴鍍（Toplays）僅僅有選擇的覆蓋底層金屬表面的一部分。鑲嵌噴鍍（Inlays）是包覆金屬的一種特殊情況，其接觸鍍層材料是有選擇性的噴鍍在開有溝槽的底層金屬上。所開鑲嵌噴鍍溝槽可提供清潔的接觸表面以促進結(jié)合的可靠性。連續(xù)不斷的減少是為了得到條狀金屬以達到最終需要的厚度從而增強金屬結(jié)合的壓力。此外結(jié)合增強因為相互擴散過程而發(fā)生在熱處理過程中。更多關(guān)于噴鍍（cladding）方面的數(shù)據(jù)可見于Harlan?！　¤偳秶婂儯╥nlay）和電鍍接觸鍍層之間有兩個主要的不同點。第一：鑲嵌噴鍍使用鍛造材料，這樣使得其接觸鍍層的材料性能與電鍍材料的性能不一樣。第二，與電鍍相比其可用的材料范圍更廣。特別是貴金屬合金如WE1(其中金69 ﹪銀25%鈀6%)以及鈀60%銀40%合金作為鑲嵌噴鍍（inlay）材料是不能用在電鍍過程中的。錫和噴鍍層或鑲嵌層同樣用在電連接器中，但并不總是用作接觸界面。這些覆蓋材料通常是在接觸末端提供可焊接的表面。 熱浸　　在電連接器運用中，熱浸僅用于錫和錫合金。在下面的討論中錫包括錫合金—在大多數(shù)情況下，指錫60%鉛40%或 易熔的錫鉛合金。熱浸包括將條形金屬通過熔融的錫溶液使其表面鍍上一層錫。其厚度控制是由不同的過程包括空氣刀（air knives）及空氣刷（air wipers）。典型的厚度，和厚度控制因此也由加工過程而定。從一接觸界面的透視圖可以看出，熱浸和鑲嵌噴鍍或電鍍錫鍍層之間最大的區(qū)別是在熱浸過程中形成金屬間化合物。甚至在室溫下，銅錫金屬間化合物形成的同時，如果不小心熱浸能產(chǎn)生大量金屬間化合物。過多的金屬間化合物不能提供可接受的接觸性能且對接觸的可焊接性能產(chǎn)生負面影響?！　　≡跓峤臅r候?qū)a(chǎn)生金屬間的厚度，為確保接觸表面是事實上是錫而非金屬間化合物，必須小心控制熱浸過程中金屬間化合物產(chǎn)生的厚度。 總結(jié)采用三種方法將會在接觸鍍層的性能上產(chǎn)生不同的特性。電鍍鍍層通常比噴鍍鍍層更硬而延展性更差，很接近鍛造材料的性能。熱浸鍍層僅限用于錫和錫合金。 接觸鍍層材料接觸鍍層將分兩類進行討論，貴金屬鍍層和普通金屬鍍層。貴金屬鍍層包括金和鈀及其合金材料。普通金屬鍍層包括錫和錫合金，銀和鎳。本節(jié)的討論從貴金屬鍍層開始?！　≠F金屬接觸鍍層是一種系統(tǒng)，其中每個組件執(zhí)行復(fù)雜的功能。為了理解對接觸鍍層的需求，必須理解組件間的相互作用?！　≠F金屬接觸鍍層包括涂在底層，通常是鎳表面的貴金屬表層。如上所述，貴金屬表層的作用是提供一(film free)金屬接觸界面以確保所需要的金屬接觸界面。鎳底層是用于防止貴金屬表層大量的潛在性結(jié)構(gòu)退化（potential degradation mechanisms），有些退化機理是源于接觸彈片的基材金屬，同時其它退化機理則是因為工作環(huán)境的影響。鎳底層的這些保護功能將在后節(jié)詳細討論。如前所述，最常用的貴金屬接觸鍍層材料是金、鈀或其合金?！　〗穑鹗且环N理想的接觸鍍層材料，它不但具有相當優(yōu)良的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，而且?guī)缀踉谌魏苇h(huán)境中，都有良好的抗腐蝕性。因為這些特性，金在要求高可靠性電連接器的使用中經(jīng)常采用。但是金非常昂貴，因為該原因要考慮可替換的材料。關(guān)于金的替換性材料將在以后討論?！　〗鸷辖穑鸷辖鸨３至思兘鸬脑S多特性同時其價格卻比純金低的多。金合金的運用已得到了各種各樣的成功。成功的程度依賴于其熔合劑（alloying agent）的特性及電連接器預(yù)期的工作條件。合金處理將提高金的電阻系數(shù)及硬度和降低金的導(dǎo)熱性及抗腐蝕力。其總的效果（net effect）是電阻有微小的升高但在環(huán)境穩(wěn)定性方面卻有潛在的重要降低。金硬度的提高使接觸鍍層的耐久性有了提高，但是，金合金的性能在一定范圍的運用上可以接受的，所以它們不斷地被利用。Western Electric 發(fā)明的金合金WE1，是一種69%金—25%銀—6%鉑的鑲嵌噴鍍鍍層?！　♀Z．鈀也是一種貴金屬但是，除了硬度以外，其與上面所述的金的許多重要特性都不相同。與金相比，鈀有較高的電阻率，較低的導(dǎo)熱率，以及較差的抗腐蝕能力。除了活潑性，鈀還是聚合體形成的催化劑（catalyst），在有機水汽存在時，濃縮的有機水汽（organic vapors）通過摩擦運動集合在鈀表面。這樣的摩擦聚合體或棕色粉末（brown powder）會導(dǎo)致接觸阻抗增加。鈀的硬度比金要高，因此提高了鈀接觸鍍層的耐久性。鈀還有價格上的優(yōu)勢所以已大量用于電連接器，尤其是柱狀端子（post）。但是大多數(shù)情況，（a gold flash）。Whitley ，Wei 和 Krumbein對用金鈀鍍層代替金鍍層進行了討論?！　♀Z合金．有兩種鈀合金運用在電連接器上。第一，80%鈀—20%鎳的鈀鎳合金，一種可電鍍合金，通常其表面也要鍍一層薄金。第二，60%鈀—40%銀的鈀銀合金，它既用作接觸鍍層金屬也用作底層金屬，其表面通常也鍍一層薄純金，鈀銀合金是一種鑲嵌噴鍍材料?！　『辖鹛幚韺佑|阻抗的影響．合金通過兩種方式影響接觸阻抗。首先，它改變了接觸阻抗的初始值。其次更重要的是，它改變了環(huán)境中的穩(wěn)定性（environmental stability）。下面的數(shù)據(jù)說明了這一點。軟金，硬金（金—），鈀，80%金—20%鈀金鈀合金及80%鈀—20%鎳的鈀鎳合金等接觸鍍層金屬在“可接受條件（asreceived）”下其接觸阻抗隨接觸壓力的變化數(shù)據(jù)（）以及加熱到250度在空氣中保持16小時后的變化數(shù)據(jù)（）?！　?。所有上述材料在接觸壓力作用下具有近似的接觸阻抗。該條件下這些材料的硬度、導(dǎo)電率及耐腐蝕性等方面差異都不明顯。在100克力作用下（典型的電連接器接觸壓力值）。盡管這些變化是很明顯的，但所有這些數(shù)值對大多數(shù)電信連接器的運用而言都是可接受的。加熱后的數(shù)據(jù)（）則顯然不同?！　≤浗稹⒔疴Z合金及鈀幾乎不受溫度影響。這些材料幾乎不形成氧化物或者沒有形成氧化物的傾向。實際上，在溫度輻射降低硬度(H)和電阻系數(shù)(ρ)過程中由于退火（annealing），阻抗值只有輕微的下降。，將其重新整理為公式()： 　?。襝=kρ(H/Fn)1/2 　　　　　　　 （）　　但鈀鎳合金及硬金卻表現(xiàn)出與之不同的特性，接觸阻抗顯著增加。在這兩種情況下，接觸阻抗的增加是因為表面氧化膜的形成。鈀鎳合金生成氧化物是因為合金中20%的鎳。硬金中氧化物的生成則是由于鈷硬化劑。鈷很容易生成氧化物，甚至鈷的含量很低(%)，加熱到250度很快會生成氧化物。氧化物快速生成的機理是鈷元素在金中的擴散。由于鈷原子隨機分布在金原子矩陣中，無論何時鈷原子到達表面，它很快就被氧化并附著在合金表面。%的名義含量值，鈷氧化膜即導(dǎo)致接觸阻抗的顯著升高。因為該原因，鈀合金很少用在溫度高于125度的環(huán)境中。　　這個簡單的實驗清楚表明了貴金屬合金一個潛在的危險。金鈀合金沒有出現(xiàn)大的影響，如將要說明的，因為鈀也是或相對而言也是一種貴金屬。但金鎳合金，因為鎳強烈的氧化傾向，是一種非常不同的情況。合金的成份—特別是基材金屬成份—在反應(yīng)性環(huán)境（reactive environments）中對接觸阻抗性能有很大的影響。合成貴金屬接觸鍍層．（on the order of in thickness）薄金層，及覆蓋的以降低在腐蝕性環(huán)境中合金表面活性的反應(yīng)性表面。在電連接器上，通常在鈀或鈀合金表面覆蓋一層薄金。金表面保持了金的貴金屬特性的優(yōu)點。鈀或鈀合金作為一種貴金屬底層材料，其提供了大部分鍍層的指定厚度。這些利用80%鈀—20%鎳的鈀鎳合金及60%鈀—40%銀的鈀銀合金的金屬底層，由于與金相比鈀或鈀合金的價格低廉，其在電連接器上運用正在上升。．小結(jié)．總的來說，對貴金屬接觸鍍層而言，有必要保持鍍層金屬的貴金屬特性以防止外來因素對鍍層的腐蝕。如孔隙腐蝕，暴露基材金屬邊緣或磨痕的腐蝕，以及腐蝕的蔓延等。鎳底層對減少這些腐蝕的可能性是很重要的。另外，鎳底層提高了貴金屬接觸鍍層的耐久性。注意到兩件式電連接器的接觸鍍層，尤其是印制電路板上用于配合卡邊緣電連接器的襯墊，應(yīng)具有相當?shù)男阅堋?普通金屬鍍層　　普通金屬鍍層與貴金屬鍍層的區(qū)別在于它們的表面通常存在表面膜。既然建立并保持金屬接觸界面是電連接器設(shè)計的一個目標，必須要考慮這些膜的存在。對普通金屬鍍層設(shè)計要求是保證配合時膜的移動和阻止以后膜的形成，主要通過它們確保接觸界面的穩(wěn)定性。接觸正壓力與接觸幾何形狀，同電連接器配合時的插拔一樣，對含有膜的接觸表面也非常重要?！　⒂懻撊N普通金屬接觸鍍層：錫，銀和鎳。錫是最常用的普通金屬鍍層。銀鍍層有利于高電流接觸。鎳所知道的是限于作為高溫接觸鍍層。如前面所討論的，鎳作為貴金屬鍍層的底層非常重要?！　″a及錫鉛合金鍍層．本章中，詞‘錫’的運用打算包括廣泛運用在可分離接觸界面的93%錫—7%鉛合金。第二種合金，60%錫—40%鉛，主要用于焊接連接，本節(jié)將不作討論?！　∪绲诙滤懻摰模a作為可分離接觸界面的運用源于錫表面大量氧化膜在電連接器配合時可能會移動（displaced）。這種移動是困為錫與錫氧化物的硬度相差很大?！　〉?，連接器的運用過程中錫表面的再氧化是錫鍍層的主要退化機理。該機理，后面將要討論的，通常稱作摩損腐蝕。　　銀接觸鍍層．銀因為跟硫和氯反應(yīng)產(chǎn)生表面膜而被作為普通金屬。硫化膜如果不破裂能在銀接觸時產(chǎn)生二極管的功能效果。電話機收發(fā)過程中的繼電器運用（relay applications in telephony）會受到這種影響而致使銀作為接觸鍍層的名聲很壞。但是應(yīng)該注意到，這些運用都是低插拔或者無插拔（lowor nonwiping），從而使接觸界面對氧化膜非常敏感。電連接器配合時的插拔可減小這種敏感性?！　°y的另一個特性限制了它的使用。它能夠移到接觸表面致使接觸間或印制電路板的襯墊產(chǎn)間發(fā)生短路（shorts）。Krumbein對移動過程提出了總的看法?！　”M管銀的兩個性質(zhì)，硫化物及移動，限制了銀作為接觸鍍層的運用，但是如上所述，這種問題只是產(chǎn)生在繼電器（尤其是無插拔繼電器）而不是電連接器的運用上?！　〉湫偷你y鍍層厚度從3μm到8μm。通常，與相同厚度的金相比，銀相對軟一些（knoop 100），這也與它作為接觸鍍層的耐久性相對應(yīng)。銀表面的硫化膜也非常軟且容易破裂。注意到因為硫化物的形成銀不會經(jīng)受磨損腐蝕是很重要的。氯化物與普通化合物不同其移動更加困難，因為氯化膜更硬且更粘附。包括硫化物與氯化物的腐蝕物的混合型膜可在有些環(huán)境里形成，這些膜非常堅固。但是在大多數(shù)條件下，銀表面膜通過配合時的摩擦容易破裂?！　°y具有優(yōu)良的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性及高電流時的抗冷焊力。這些特性使得銀成為優(yōu)良的高電流接觸的可選材料，在這些運用中應(yīng)該考慮銀接觸鍍層。鎳接觸鍍層．鎳鍍層因其表面緊帖的堅硬的氧化物而屬于普通金屬。鎳表面氧化物可以被破壞，但是需要很大壓力，因為鎳氧化物的厚度具有自我限制特性（大約為100納米），施加不到1伏的電壓即能電解。利用鎳的這種性能其可作為電極（battery contact material）。同錫相似，鎳也非常易受磨損腐蝕?！?