淺談汽車連接器可靠性的影響因素

影響連接器可靠性的因素很多。國內(nèi)外學者對此大多進行了分析和探討。綜合各種因素，可以得出結(jié)論：大部分連接器的可靠性在結(jié)構(gòu)上主要與觸點間的斑點形狀、正向力、匹配方式、接觸平滑度、材料性能有關(guān)。工作環(huán)境主要與環(huán)境溫度、環(huán)境污染和負載頻率有關(guān)。

1.不同形狀的斑點會導(dǎo)致擴散電阻的差異。圓形斑點的電阻值與半徑有關(guān)，矩形斑點的電阻值取決于斑點的縱橫比，環(huán)形斑點的電阻值取決于外環(huán)的半徑和厚度，方形環(huán)形斑點的電阻值與圓形斑點的電阻值相似，其接觸電阻值與環(huán)的厚度和邊長有關(guān)。這些光點的傳輸性能也有好有壞。例如，對于相同的接觸面積，銅-金屬界面上的方形環(huán)形斑點的接觸電阻最低，其次是圓形斑點，再次是圓形斑點，方形斑點的電阻最高。

2.匹配方式連接器的匹配方式按其形式可分為點接觸方式、線接觸方式和面接觸方式。根據(jù)霍爾姆定理，接觸斑點越多，接觸電阻越小，點接觸電阻最高，點接觸最多，接觸電阻最小，線接觸斑點和接觸電阻的中間值。大組薄膜電阻與接觸壓力有關(guān)。在壓力相等的情況下，點接觸方式的接觸壓力最大，薄膜最容易損壞。就膜電阻而言，電接觸模式小于線接觸模式，面接觸模式最大。

3.正壓力由于連接器的接觸面粗糙不平，材料在正壓力的作用下會伴隨一定程度的塑性變形，使接觸面積擴大，從而降低接觸電阻。連接器接觸面的污染膜在一定的正向力的作用下會破裂，使膜的電阻值大大降低。因此，在一定程度上，較大的接觸壓力是保證連接器可靠性的關(guān)鍵。

4、觸點平滑度

接觸平滑度對接觸電阻的影響本質(zhì)上是接觸次數(shù)的影響。如果相互匹配的平面表面粗糙，則材料表面的微凹陷和凸起容易相互接觸，導(dǎo)致更多的接觸點，從而降低接觸電阻。同時，這些凹凸不平的凸點也起到了去除氧化膜，降低薄膜電阻的作用。對于精加工的接觸表面，接觸斑點的數(shù)量往往較低，接觸電阻值高于粗糙表面，但光滑表面在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)更好。

5.材料特性材料的電阻率和硬度是決定接觸電阻的關(guān)鍵因素。低電阻率和柔軟的材料是保證低接觸電阻的關(guān)鍵。其化學性質(zhì)和耐高溫性能決定了其在復(fù)雜外界環(huán)境下的可靠性?；瘜W穩(wěn)定的金屬表面不易產(chǎn)生污染膜，耐高溫性能好的金屬能抵抗高溫引起的材料軟化和應(yīng)力松弛。

6.環(huán)境工作溫度電流、摩擦和環(huán)境是連接器溫升的熱源。金屬材料在這種高溫的作用下硬度會降低，實際接觸面積和接觸次數(shù)會增加，接觸電阻也會降低。通常在高溫環(huán)境下，材料的電阻率會有一定程度的增加，并伴隨著接觸電阻的增加。接觸面積和電阻率在高溫環(huán)境下有增有減，兩者的影響相互抵消，所以對接觸電阻的影響可以忽略。然而，溫度對薄膜電阻的影響不容忽視。高溫可以催化金屬表面的化學反應(yīng)，加速氧化物的生成和金屬擴散，使氧化膜變厚，接觸電阻增大。汽車行駛過程中發(fā)動機會產(chǎn)生大量的熱量，所以需要散發(fā)蒸汽，保證連接器在可接受的范圍內(nèi)運行。

7.環(huán)境污染。環(huán)境污染對連接器的影響表現(xiàn)為化學腐蝕和電化學腐蝕。化學腐蝕主要發(fā)生在受污染的氣體環(huán)境中(例如，氧氣、二氧化硫、氯氣等。)，連接器在這些氣體的化學作用下產(chǎn)生化學物質(zhì)，導(dǎo)致電阻增大。與化學腐蝕不同，電化學腐蝕通常需要電解質(zhì)溶液的參與。兩種電極電位不同的金屬在導(dǎo)電溶液中產(chǎn)生電位差，正負離子在電場作用下移動，產(chǎn)生電偶反應(yīng)腐蝕金屬。析氫腐蝕和吸氧腐蝕是最常見的電化學腐蝕類型。

8.負載頻率和DC電流傳輸?shù)膮^(qū)別在于，連接器傳輸交流電流時會產(chǎn)生集膚效應(yīng)(電流聚集在導(dǎo)體表面)，限制了電磁場的穿透深度，使收縮群增長。這種影響在大負載頻率下更加明顯。

審核編輯 黃昊宇