值。
镍作为阻碍腐蚀物扩散对接触界面的正面（barrier normal to）效果明显受限于底层的厚度。但是，其侧 面的阻碍（lateral barrier）是非常有效的。图3．14提供了一个实例，所示端子完全镀镍且在其接触面上局部（selective）镀金。接触下部（the lower contact）也得到附加的薄金（gold flash）镀层（通常为0.1微米）。将端子置于同样的工业环境中。薄金镀层表面更有利于腐蚀物的扩散。当考虑到收容端子于基座（housing）的保留飞边结构（the retention lance ）的腐蚀区域是冲压产生的形状，这就是显而易见的（this is obvious when considering the corrosion around the area where the retention lance that holds the contact in the housing is stamped）。冲压成形区域的镀层金属覆盖范围（plating coverage in the stamped area）不完全是因为冲压过程中剪断处（shear-break）的粗糙度和这些凹陷处（recesses）不能被有效电镀。这些区域镀层金属的欠缺导致基材金属（铜合金）裸露，从而成为腐蚀源。腐蚀物在薄金接触面很快地移动而它们在全部镍镀层表面的移动是受限制的。该图表明当镍在腐蚀物移动方向上有足够的延伸时，它能够有效地防止腐蚀物扩散。
扩散．镍底层阻碍扩散的有效性可通过图3.15中的数据加以说明，该图显示了铜通过金，钯，银和镍镀层的相对扩散。同金或钯相比，通过一定量或更多的减少可以看出镍是一种有效的防铜扩散金属。相似的情况发生其它典型基材金属成份如锌和钡上。通过这种方式，镍有效的防止基材金属成份扩散到接触表面，在该表面基材金属成份可与其运用环境中的各种腐蚀起反应。
耐久性．镍也能改善贵金属接触镀层的耐久性。对金镀层的影响将被表明，但相似的影响也发生在别的贵金属镀层上。根据Antler改编的图3.16，表明了直接镀有2.0um厚钴—金合金接触镀层的铜和铍铜底层的耐久性典线。应该注意到检测样品包括平面取样片（flat coupons）和半球形附件（rider）。这些数据仅与几何形状有关而并不代表电连接器接触界面的典型数值。但这些数据的趋势与连接器的耐久性有关。
耐久性可用一磨损（wear）指标，即一种作为通过次数函数的基材金属暴露总数的度量（耐久周期(durability cycles)）来评估。耐久性指标为50意味着出现的(showed)磨痕(track)有50%裸露了基材金属。注意到铜基材的金镀层耐久性明显低于铍铜基材的金镀层。这种结果是由于铍铜比铜更硬。更硬的底层金属能够提供支持层来增加镀层的有效硬度，并由此而降低了在既定压力下的接触面积。因为磨损与接触点的破裂有关，正如第二章所讨论过的，接触面积的减少会导致磨损降低。
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镀镍底层可提供一个比铍铜更硬的支持层，所以可以预测其耐久性有进一步提高。图3.17证实了这种预测，显示了磨损指针对镀有钴金合金的铜的配合周期次数随不同厚度的镀镍底层的变化。随镍底层厚度的增加，耐久性立即提高。
．总结．
在这里，镍作为底层的优点概述如下：
?镍通过其非活性氧化物表面，封闭基本孔隙位置，从而减少孔隙腐蚀的可能性。 ?镍在贵金属接触镀层下面提供了一层坚硬的支持层可提高耐久性。
?镍可有效地阻碍基材金属成份迁移到接触表面，当基材金属迁移到接触表面时，会与操作环境发生反应。
?镍也可有效地阻止基材金属腐蚀物的移动。
前三个优点是在金镀层变薄的同时保持相等的或是改良的性能。多孔性的影响已经减轻，贵金属不再用作阻碍腐蚀物移动，并且耐久性有了提高。 最后一个优点是减少形成于其它地方、移动到接触界面并导致接触阻抗增加的腐蚀物的可能性。
这种特性(nature)的考虑突出了连接器镀层被作为系统来考虑的事实。镀层不同成分间的相互作用能强烈影响镀层性能。本讨论为下一节存在数据的解释提供了一个背景。 贵金属接触镀层系统的环境性能 本节将描述在模拟工业暴露环境的FMG测试环境里贵金属接触镀层系统的腐蚀现象。被评估的镀层系统包括： ?0.75金(钴)/1.25镍/铜 ?1.8钯/1.25镍/磷青铜(PB) ?1.8钯(80)-镍(20)/1.25镍/PB ? 0.1金/1.8钯/1.25镍/PB
上述厚度单位都是um。底层金属的不同只能影响最初的接触阻抗的大小而不可能影响在暴露环境下接触阻抗的变化。
图3.18显示了在可接受条件(as-received)下如预先暴露于FMG环境，前三个系统(first three systems)接触阻抗对接触压力的数据曲线。使用软金探测参考，该图表明了九个探测点的数据分布。探测模式可以是随机性的或是有选择性的。在随机探测中，系统扫描表面，自动在九个随机点上探测。在选择性探测中，探测员(probe operator)降低探针，以便避开孔隙腐蚀位置并尽可能减少任何孔隙腐蚀或者腐蚀移动对接触阻抗的影响。在选择性探测模
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式中，可以评价镀层本身原有的腐蚀反应性。图3.18中的数据是随机探测获得的。注意到在100克力的接触正压力下，三个系统所产生的接触阻抗都在1mΩ的范围里。
图3.19表明了在同一模式下，暴露于FMG环境里48小时后得到的数据。孔隙腐蚀和腐蚀移动的影响明显表现在金与钯的数据上。得到的数据与在可接受条件(as—received)下得到的数据相比，有些数据没有显出变化，但是许多探测点已经明显受到腐蚀物的影响。在不插拔(non-wiping) 载荷的探测系统里，需要高压力来破裂腐蚀物。然而，钯－镍合金的数据则不同，取代两种模式下的阻抗数据，其同时有一个向上的移动和阻抗分布范围的变宽。这是表面膜的典型现象。
这种解释被暴露100小时后得到的数据所证实，如图3.20所示。金镀层数据仍显示了两种退化(degradation)模式。在这种情况下，钯的数据则显示了一种高水平的孔隙腐蚀。钯－镍数据继续有一向上的移动和数据分布范围的变宽。
图3.21绘制了作为接触压力函数的钯-镍合金九个调查点接触平均阻抗的曲线。图表清楚的表明平均接触阻抗随暴露点的升高。钯(80%)-镍(20%)合金性能不象是贵金属，却象是基材金属，这也就不奇怪在合金中加入20%的作为基材金属镍金属。图3.4显示合金暴露在空气中有相似效果。
图3.22包含的数据是测量了金和钯接触镀层经过相同的FMG环境后得到的。注意到到金的数据几乎不随时间变化。而另一方面，钯的数据显示了增大的变化和扩大的分布，尽管其比钯-镍合金的变化范围要小很多。钯则显示了对测试环境的反应。
这些数据表明了为什么在大多数情况下钯和钯-镍合金镀层要与一个薄的金镀层-约几十个微米的金，配合使用。从图3.23中可清楚看到，钯外面的金薄层对FMG环境下腐蚀的作用是很有效的。接触阻抗的大小和分布表明暴露在MFG测试条件下48或100小时几乎没有变化。当金覆盖在钯-镍合金上时也会出现类似的情况。
但是，应该注意到金薄层厚度可能不会完全覆盖钯的表面，所以薄膜效应就可能产生。这种可能性对镀有薄金层的钯-镍合金更有意义，因为其更有活性。此外金的缺失例如经过磨损腐蚀，将会导致其下层的钯的暴露。换句话说，覆盖有金薄层的钯和钯-镍合金容易受到机械磨损腐蚀退化的影响。对钯而言，摩擦聚合物的形成是其退化的主要机理。对钯-镍合金而言，经过氧化过程的腐蚀将会出现。
总而言之，环境测试结果表明，这三种镀层对环境固有稳定性按其减少的顺序为：金，钯和钯(80%)-镍(20%)合金。基本钯镀层外的金薄层可有效的减少这种变动。此外在连接器
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应用中这种固有稳定性的差别会通过三种作用得到控制。
第一，遮蔽此类环境下接触界面的连接器塑料本体的作用，有效的增加了相互配合的连接器对环境的稳定性。环境遮蔽的效果取决于塑料本体的设计。封闭式塑料本体将明显比开放式更有效，尽管卡缘塑料本体可提供如第一章所述的保护。
第二，如数据所示，与在连接器镀层中一样，电镀过程中的多孔性对其受腐蚀可能性有很大影响。钯和钯-镍合金镀层的电镀经验表明钯和钯-镍镀层的多孔性通常会比金镀层的低。这种作用减少了其固有稳定性的变化差异。
第三，受到腐蚀的可能性取决于其应用的环境。在典型的办公室环境下，仅有较少的硫和氯，实验表明腐蚀蔓延极小且孔隙腐蚀也同样减少。
这些考虑的因素减少了固有受腐蚀性差别的意义。在更多的腐蚀环境下，尤其是含有高浓度的硫和氯的时候，选择接触镀层时就应当考虑金所天然具有的贵金属性优点。 贵金属镀层系统中的耐久性考虑?选择接触镀层另一个要考虑的因素是镀层的耐久性。在此情况下，经验表明其性能的顺序与在环境中相反，至少存在金薄层时是这样的。镀金的钯-镍合金比镀金的钯的耐久性高，而接下来镀金的钯比金要高。这种趋势被认为与镀层硬度有关。硬金的Knoop硬度为200，而钯和钯-镍合金的Knoop硬度为400或500。 以上关于金镀层的合格性解释非常重要，经验也表明由于钯和钯-镍合金镀层比金硬度更高而延展性更低，所以容易产生灾难性的易碎的破片结构。
3.3.2普通金属接触镀层的设计考虑因素 锡(包括锡铅合金)，银及镍被是用在连接器上的重要普通镀层材料。三者中，锡代表了大量应用的普通金属镀层，因此本节主集中对锡镀层进行讨论。
普通金属镀层与贵金属镀层的区别在于：普通金属接触镀层的设计考虑包括配合时普通金属接触镀层表面固有氧化膜的破裂/移动以及防止氧化膜的再生成。本节先讨论锡接触镀层表面膜的破裂，接下来讨论锡镀层的退化机理，磨损腐蚀。
锡镀层接触界面的形成，回顾前面所述，锡用作接触镀层源自于：其固有的氧化膜在连接器的配合中通过接触表面的机械变形能够破裂和移动。因此原有的锡氧化物在连接器插接过程中将因机械毁损而被挤破和取代。重新利用图2.16作为图3.24来引证表面氧化物破裂的机理。又薄又硬又脆的锡氧化物在负载下容易破裂。载荷传到锡镀层，由于其硬度小、延展性好而易于流动。氧化物裂缝变宽，里层的锡从裂缝中挤出来形成所需要的金
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属接触界面。然而不幸的是，锡表面的再氧化导致了锡镀层的主要退化机理：磨损腐蚀。 磨损腐蚀?图3.25说明了磨损腐蚀机理。图3.25a描述了包括裂缝、破碎的氧化物和从裂缝间挤出的锡接触区 域的原始接触界面。图3.25b显示了接触区域移到新的位置例如在机械干扰作用下。新的接触界面是通过相同的破碎机理形成的。然而，先前接触区域暴露的锡被再氧化。如果这些动作重复进行，也就是说，如果镀层系统慢慢被磨损(图3.25c)，暴露的锡(摩擦腐蚀的腐蚀部分)连续不断的再氧化导致在接触界面形成一层氧化碎片（debris）(图3.25d)。这些碎片将导致接触阻抗的增加甚至露出电路。引起接触阻抗不可接受的增加必要的磨损循环次数取决于许多因素，包括运动方式和磨损距离（length）。对转化运动而言（translational movement），磨损运动只要移动几个到几十个微米单位的距离就足够产生磨损腐蚀。腐蚀磨损率依赖于磨损距离。磨损退化率依赖于磨损运动距离（length），因为氧化碎片必须经过磨损距离上的累积。大位移运动有效地将锡氧化物推到运动轫迹的尽头。同样原因，摆动（rocking）或转动能加快磨损，因为碎片相对比较集中。 对锡而言，产生不可接受的接触阻抗之前的磨损循环次数已经可以从几百到几万。镍在磨损次数和接触阻抗增加方面与锡很相似。Bare和Graham报告了没有镀金的钯和钯镍合金镀层经过几万次循环之后的磨损情况。他们还报告了镀金的钯和钯镍合金镀层经过几十万次循环之后的稳定性能。
如果存在不同的热膨胀，这是连接器经常发生的情况，磨损运动可通过机械干扰或热循环产生。考虑一下装置于印制电路板(PWB)的连接器。印制电路板，接触弹片与连接器绝缘本体有不同的热膨胀系数。由于热膨胀不同（mismatch）产生的接触界面压力取决于其不同的大小，温度变化，及连接器的长度（length）。热膨胀不同是连接器磨损运动最主要的来源。
图3.26显示了磨损腐蚀(因转动而引起)发生后的锡接触表面。图标黑点表示锡表面典型磨损腐蚀区域。图3.27显示了磨损点的交错区。图中可以清楚看到压损的锡和锡氧化物碎片。 图3.28显示了磨损腐蚀与增加接触阻抗之间的联系。图3.28的曲线通过缩微照片所显示的腐蚀点的接触阻抗的变化。一张氧气穿过腐蚀点的放大电子显微线迭加到缩微照片上，氧，表现为氧化物与接触电阻的关系非常清楚。
假如磨损腐蚀是锡接触镀层主要的退化机理，那么如何才能有效地防止或减缓这种退化呢？下面将讨论这个问题。
磨损腐蚀的防止?预防磨损腐蚀主要有两种方法。第一种，也是最常用的方法是利用
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连接器手册 - 中文版 -
