静电场屏蔽对电接触表面尘土沉积的抑制作用

静电场把空间的尘土吸附到金属表面上造成电接触故障,电场越高,尘土的沉积密度越大。本文报告了利用静电场吸附尘土的效应,设计两种静电屏蔽模型以保护金属接触表面的实验结果。文中附有实验数据、图表和照片。     

尘土颗粒带电对电接触故障的影响

对尘土颗粒的带电特性进行了研究,并探讨了颗粒带电对电接触故障的影响.结果表明,尘土颗粒所带电荷的总体变化趋势可用一个一元三次多项式表示,电荷分布呈现带状区域.对失效的连接器触点进行观察分析发现,电触点接触区附近的污染要高于非接触区的污染,污染物中主要为尘土.尘土污染会造成镀金微孔,并造成微孔腐蚀.     

触点镀金材料的自然腐蚀和电接触特性研究

由于国内环境污染严重,镀金表面经过长期室内自然暴露后生成了大量呈岛状离散分布的腐蚀物。腐蚀物由处于中心的腐蚀核及环绕的腐蚀晕圈组成,腐蚀核下是微孔。在镀金表面的腐蚀物上进行微动试验,发现较薄的腐蚀晕圈同样会造成高且波动的接触电阻,随微动周期增加,腐蚀物被推开后电阻降低。加大接触正压力,初始接触电阻降低,波动减弱,较少微动周期后电阻降为正常值。由于腐蚀晕圈远大于腐蚀核在表面覆盖的面积,因此腐蚀晕圈上的高电阻及其不稳定性造成电接触失效概率大大提高。     

镀金表面微孔腐蚀的电接触特点

镀金接触材料表面容易出现微孔.由于湿度、腐蚀性气体及尘土颗粒的影响,镀层表面在微孔处形成腐蚀,降低了连接器的可靠性.通过对长期室内自然暴露的薄镀金样片表面的形貌、腐蚀状况以及成分分析,同时对腐蚀表面不同位置处的直流接触电阻、高频接触阻抗进行测试,从而全面分析表面微孔腐蚀对电接触性能的影响.     

双势垒隧道发光结Ⅰ-Ⅴ特性中的负阻现象

制备了含两层绝缘层的双势垒结构隧道发光结,介绍了其结构特点,分析了电子在结中的共振隧穿特性。结合电子隧穿特性及结的发光机理,对结I-V特性中负阻现象的产生及其与表面等离极化激元激发发光的关系进行了研究。     

镀金层微孔率检测方法的研究

为防止连接器在空气中污染腐蚀而导致电接触失效,广泛采用表面镀金工艺。但镀金层较薄,不可避免地出现微孔,形成微孔腐蚀。微孔率是评价连接器镀金质量的重要参数之一。采用潮湿SO2气体加速腐蚀,并配以显微镜分析是一种方便、快速的连接器镀金微孔率检测方法。采用这种方法检测同轴连接器镀金层,发现镀金层厚度不足1 mm时,微孔率大于600个/cm2,随镀金层厚度增加至3 mm以上,微孔率急剧减少,低于60 个/cm2。     

尘土腐蚀对电接触表面的影响

对北京尘土中水溶性成分进行了分析测定，结果表明：水溶性成分中含有K^ 、Na^ 、Ca^2 、Mg^2 、NH4^ 、SO4^2-、NO3^-、Cl^-、F^-、HCO3^-、NO2^-等离子。对失效的连接器分析发现：在电接触表面上有大量的污染物，腐蚀产物中含有K、Ca、S、Cl等尘土水溶性成分。文章探讨了尘土的腐蚀作用及尘土腐蚀对电接触可靠性的影响。     

镀金样品室内自然腐蚀后形成的圈状腐蚀物的特性

对镀金样品经长期室内自然腐蚀后形成的腐蚀物进行观察和分析后发现,微孔上的腐蚀堆积物通常被一系列同心的腐蚀晕圈包围着。这些黑色 的腐蚀圈宽度较窄,以放射状的形式存在,并且被相对较宽、几乎未被腐蚀的圆形区域隔离开。以黑色腐蚀圈的微观观察发现,它由岛状分布的微小腐蚀颗粒堆积而成。腐蚀圈上腐蚀物的化学成分和腐蚀核的相似。跨过腐蚀圈的微动实验结果也将造成较高的接触电阻,大大地增加了样品产生电接触故障的概率。     

Developing Electrical Contacts Science

“Electrical contacts”is a field of science for studying electronic connection which is extremely important to the reliability of telecommunication, computer network, control systems and various electronic equipment. It is based on mechanical tribology but involved electronics, surface material science and chemistry. Since 1986, the Division of Engineering and Materials of Natural Science Foundation of China NSFC has supported four projects which obtained new findings shown as followsi) Electrical contact failure is the major cause of error codes in digital circuit.ii) Electrical contact failure is mainly caused by environmental contamination including dust and corrosion as well as fretting wear.iii) The influence factors of dust contamination on electrical contact failure are size and morphology of dust particles, hardness, morphology of the contact interfaces, fretting distance, normal force, electrical current etc.iv) The chemical compounds of dust are very complex which includes more than 20 kinds of inorganic compounds, 20 kinds of organic compounds, 5%～10% of dust dissolved in the water. They can cause high contact resistance, corrosion at the pores and wear tracks on plating surfaces.v) Island growth structure is identified with corroded products of various plating surfaces instead of continuous layer of film which was analyzed by western scientists.vi) Centric rings are found to be surrounded the core on top of the pores of gold platings. Rings are accumulated with corroded products which greatly increase the probability of contact failure.vii) Coating with proper lubricants can greatly reduce the failure caused by environmental effect.Proper selection for lubricants and their parameters are provided. So-called “universal lubricant” is not existed for complicated environment and application requirement.     

尘土颗粒带电特征的研究

使用密立根方法,对尘土颗粒的带电特性进行了研究。结果表明:尘土颗粒所带电荷的变化趋势可用一元三次多项式表示,电荷分布呈现带状区域,其所带的平均正电荷高于所带的负电荷。尘土颗粒的等效表面积和表面形貌是影响尘土带电的重要因素。环境相对湿度影响尘土颗粒的带电量,相对湿度越大,尘土带电荷越少。适当地控制机电元件运行的环境湿度,以及进行防尘处理,可以有效地降低故障率。