根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析和測(cè)試數(shù)據(jù)，接觸失效是連接器最主要的失效模式，占45.1%。接觸電阻的增大和觸點(diǎn)的瞬間斷開(kāi)是這種故障形式的主要表現(xiàn)。接觸失效的主要原因是：接觸力的變化、摩擦磨損、材料表面質(zhì)量降低。根據(jù)電接觸原理，結(jié)合汽車連接器的材料、結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境，分析上述失效機(jī)理：

1.接觸力的變化。連接件的配合是通過(guò)材料的變形實(shí)現(xiàn)的。一般陰極上有性能良好的彈性元件(即插座)，陽(yáng)極上有剛性元件(即插針)。當(dāng)插針插入插座時(shí)，發(fā)生過(guò)盈配合，使插座上的彈性元件變形，產(chǎn)生正壓力，使觸頭保持接觸。因此，整個(gè)接觸對(duì)的可靠性取決于彈性元件的性能和所提供的接觸力的大小。隨著使用時(shí)間的增加，彈性元件的材料性能會(huì)發(fā)生變化。疲勞和應(yīng)力松弛會(huì)導(dǎo)致彈性元件失去其原有的彈性和塑性變形。在這些變化過(guò)程中，接觸力逐漸減小，導(dǎo)致連接器失效。同時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量引起的熱應(yīng)力會(huì)降低材料的強(qiáng)度和接觸壓力。汽車連接器材料在長(zhǎng)期的高溫工作環(huán)境下會(huì)發(fā)生蠕變，伴隨著材料的應(yīng)力松弛甚至不同形式的斷裂，從而導(dǎo)致接觸壓力的波動(dòng)。這對(duì)連接器可靠性非常有害。汽車行駛過(guò)程中，在路況的影響下不可避免地會(huì)發(fā)生顛簸，連接器觸點(diǎn)在這種外界“顛簸”激勵(lì)(具體來(lái)說(shuō)就是振動(dòng)和沖擊)的影響下會(huì)發(fā)生碰撞變形，從而可能引起觸點(diǎn)的接觸力發(fā)生變化，使連接器電阻產(chǎn)生較大波動(dòng)。當(dāng)接觸力變化低于一定范圍時(shí)，會(huì)導(dǎo)致連接器瞬間失效。

2.摩擦和磨損汽車連接器的插頭和插座在使用過(guò)程中會(huì)相對(duì)移動(dòng)。由于彈力的作用，這種運(yùn)動(dòng)總是伴隨著觸頭配合面之間的摩擦。材料表面的微凸起和凹陷在摩擦?xí)r會(huì)受到剪切力的作用，剪切力的大小也會(huì)隨著摩擦程度的增加而增加。當(dāng)剪切力達(dá)到一定極限時(shí)，表面上的凸點(diǎn)會(huì)被切掉，然后粘結(jié)在另一個(gè)表面上或散落在接觸界面外。粘結(jié)顆粒的硬度會(huì)隨著顆粒在接觸面之間的反復(fù)運(yùn)動(dòng)而逐漸增加，這些高硬度的顆粒會(huì)劃傷材料表面。長(zhǎng)期磨損會(huì)增加接觸電阻，導(dǎo)致觸電故障，并縮短連接器的使用壽命。摩擦帶來(lái)的熱量會(huì)加速材料表面氧化物的生成形成薄膜，導(dǎo)致接觸電阻增大，接觸失效。摩擦通常發(fā)生在硬度低、強(qiáng)度極限小、表面粗糙的接觸中。

3.降低了材料的表面質(zhì)量。連接器接觸面需要鍍一層金屬，以提高材料的性能。汽油漬、道路灰塵、氣體等污染物散落在這個(gè)鍍層表面形成薄膜。分子極性和范德華力的存在會(huì)誘導(dǎo)涂層表面吸附氧化膜，如二氧化碳，氧化膜會(huì)吸附在銅材料表面。材料的化學(xué)反應(yīng)會(huì)使涂層金屬產(chǎn)生氧化膜。比如接觸面鍍錫時(shí)，如果接觸壓力不高，很容易產(chǎn)生厚而致密的氧化物。這些薄膜減少了電流通過(guò)的面積，導(dǎo)致接觸電阻增加和失效。高溫會(huì)加速這些薄膜的生長(zhǎng)和吸附。鍍金或鍍銀可以在一定程度上阻止這些膜的形成和吸附。金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中很難被氧化。但黃金價(jià)格昂貴，硬度低容易發(fā)生粘著磨損，無(wú)法保證接觸面質(zhì)量的100%穩(wěn)定性。與黃金相比，白銀的價(jià)格相對(duì)較低，銀的硬度比黃金高，粘著磨損程度較小。但銀對(duì)環(huán)境中的硫特別敏感，空氣只需要幾個(gè)ppb的硫就能腐蝕銀鍍層，導(dǎo)致接觸失效。在這些涂層的形成過(guò)程中，由于工藝不同，涂層表面不可避免地會(huì)出現(xiàn)許多微小的縫隙。環(huán)境中的電解質(zhì)溶液通過(guò)這些微小的縫隙滲透到基材中。由于基底材料的電極電位和涂層材料的電極電位之間的差異，在這些滲透的電解質(zhì)的作用下發(fā)生電化反應(yīng)，形成腐蝕產(chǎn)物，腐蝕產(chǎn)物從間隙向外延伸，導(dǎo)致接觸失效。

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審核編輯 黃昊宇