采用真空樹脂浸漬解決在環(huán)境中對電連接器的腐蝕

1 引言

電連接器的應(yīng)用十分廣泛，從手機、計算機、火箭、汽車到飛機，可以說無處不在。因而，因其失效所產(chǎn)生不良后果從帶來不便到造成慘痛悲劇各不相同。不過，采取密封等更好的方法使連接器可以抵御環(huán)境腐蝕，并因此減少系統(tǒng)設(shè)備失效事故的發(fā)生。

由于其固有特性，電連接器是一條電路中最容易受到侵蝕的地方。腐蝕（從氧化作用到電泳）可能會降低其載流能力，導(dǎo)致電流中斷，并最終造成永久性的電路失效。在惡劣的應(yīng)用環(huán)境中，連接器失效的主要原因是電泳腐蝕，這是一個在存在電解質(zhì)（通常為水）的情況下不同金屬釋放電子或吸收電子的過程。

在下表所列的一組電測元素中，表中兩金屬名稱相距越遠(yuǎn)，其產(chǎn)生腐蝕的可能性就更大。與濕潤空氣接觸時，陽極金屬為陰極金屬犧牲電子。例如金屬鋁在適宜的環(huán)境條件下可能會向銅釋放電子，而在電連接器中這兩種導(dǎo)電性金屬普遍存在。

盡管許多電連接器一般都可以應(yīng)用于惡劣的環(huán)境中，但由于導(dǎo)線、絕緣體、塑料基座以及插針中存在某些間隙和其它極小的微孔，其使用壽命會受到一定的限制。在完全失效之前，由于腐蝕而導(dǎo)致電路間斷失效的連接器可能會導(dǎo)致設(shè)備生產(chǎn)出現(xiàn)停頓，并增加由于查找故障來源而產(chǎn)生的維護(hù)費用。

溫度循環(huán)導(dǎo)致連接器中不同材料以不同的比率發(fā)生膨脹和收縮作用，加之其它諸如振動或重復(fù)彎曲等應(yīng)力條件，使得導(dǎo)致腐蝕的罪魁禍?zhǔn)祝礉駳猓└菀淄ㄟ^漏泄通道進(jìn)入接觸件內(nèi)部。在某些情況下，漏泄通道甚至充當(dāng)了濕氣的導(dǎo)火索和吸入管。

圖1 均勻的顯微微孔漏泄通道可導(dǎo)致水汽滲入，引發(fā)連接器腐蝕，從而縮短電連接器的使用壽命。

連接器常見的惡劣環(huán)境包括汽車發(fā)動機罩、軍事、飛機、太空設(shè)備、室外設(shè)備和各種工業(yè)設(shè)施。在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，人們一般采用潤滑油和冷卻劑使自動化裝配線保持正常運行，但這些化學(xué)產(chǎn)品可能會侵蝕塑料絕緣材料，而用于沖洗某種食物加工設(shè)備的蒸汽和腐蝕性化學(xué)藥品也可能會造成侵蝕作用。另外，在海上應(yīng)用領(lǐng)域如航運和近海石油鉆臺中，由于海鹽的作用其腐蝕會進(jìn)一步加劇。

2 減少腐蝕的方法

減少連接器接觸件腐蝕的兩種基本方法就是接觸件采取表面電鍍以及對接觸件進(jìn)行密封。

2．1接觸件的表面電鍍

在電連接器接觸件表面電鍍一層錫保護(hù)層是多年來人們普通采用的習(xí)慣做法，尤其是有銅和鋁存在的情況下。錫鍍層不僅可以減少電子轉(zhuǎn)移，而且可以減小接觸電阻，并阻止基底金屬銅褪色。鋁接觸件，如果不加保護(hù)鍍層的話，往往需要涂敷一種抑制氧化作用的復(fù)合物，然而，在長期運行條件下，這兩種慣用做法往往無法有效地抵御惡劣的環(huán)境條件。

2．2密封

如果做得適當(dāng)?shù)脑?，采用密封方法也可以阻止?jié)駳夂脱鯕馔ㄟ^漏泄通道進(jìn)入連接器內(nèi)部。有時候，除了表面電鍍外還要同時進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿芊獯胧Ｔ谠S多應(yīng)用領(lǐng)域，硅基密封膠的作用效果非常好，而環(huán)氧基樹脂“罐封”混合物也同樣可行。這兩種密封膠一般都是采用手工方法涂敷在連接器中，但這種解決腐蝕問題的方案成本較高。

在某些情況下，密封膠的手工施加還可能使最終產(chǎn)品的最后裝配變得更為困難且費時更多，因為手工操作密封膠通常無法做到涂抹均勻。而且，在采用某些自動化裝配設(shè)備的情況下，難以隨傳送帶一起滑動的連接器可能會使整個裝配流水線發(fā)生半途停頓現(xiàn)象。

但是，連接器密封膠的最新研究成果丙烯酸脂聚合物樹脂可以為連接器在惡劣環(huán)境中應(yīng)用提供最大的防腐保護(hù)。

2.2.1樹脂浸漬辦法

這些非導(dǎo)電性樹脂不是逐個涂抹或刷涂在各個連接器上，而是很均勻且和經(jīng)濟地密封一大批連接器、組件和線束，然后在通過一種所謂的真空浸漬工藝進(jìn)行處理。

真空浸漬技術(shù)作為消除金屬鑄件和粉末金屬元件中微孔漏縫的一種方法已經(jīng)具有幾十年的歷史。樹脂，無論是熱固性樹脂或厭氧性樹脂，均可以作為一種液體填充劑進(jìn)入一切縫隙中，尤其是借助于真空和壓力作用，然后徹底沖洗該材料，并進(jìn)行熱水熟化處理，將微孔完全密封，使元件沒有任何縫隙，甚至在壓力作用下也不會發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

2.2.2通過密封解決問題

浸漬的四種常用方法是干燥真空與壓力、內(nèi)部壓力、濕潤真空與壓力和單一的濕潤真空法。

連接器元件的漏泄通道和微孔可以很容易地采用單一的濕潤真空方法來填充。借助于這一方法，將連接器、組件或全部接線線束置于一個試驗箱內(nèi)，并放置于低粘度的浸漬樹脂浴液中，然后抽出試驗箱中的空氣；連接器、導(dǎo)線等器件中的所有空氣上升到浴液的表面，同樣會被排出試驗箱。一旦抽出真空，回歸正常大氣壓力就完全可以將樹脂帶進(jìn)所有的漏縫。

從這個意義上來說，該產(chǎn)品在焙燒加熱以前先進(jìn)行水洗，以防止密封膠影響到它的導(dǎo)電性。接下來，將樹脂置于熱浴中進(jìn)行固化處理，其標(biāo)準(zhǔn)溫度約為140°F。

盡管對于固化工藝來說并非必不可少，但來自連接器內(nèi)部的銅、鋁或鐵離子事實上可以充當(dāng)工藝過程的一種催化劑。這些金屬可以向樹脂釋放電子，使之仿佛成為一種陰極金屬。值得注意的是，厭氧性樹脂對于連接器密封來說特別有效，因為它不需要空氣即可進(jìn)行固化處理。丙烯酸脂聚合物樹脂的另一好處是其潛在的可塑性。當(dāng)需要應(yīng)用于某一預(yù)定的領(lǐng)域時，可以配置這種樹脂，并將它熟化成一種柔軟的狀態(tài)。

一旦受熱之后，樹脂就不可逆轉(zhuǎn)地發(fā)生交聯(lián)作用，而且無法再被溶解。固化部分可以經(jīng)受350°F的高溫，并可以抵御溶劑、氟氯烷、蒸汽、植物油、汽油、乙二醇和打印油墨的腐蝕。

在浸漬工序完成之后，可以通過一個簡單的空氣壓力測試來證明連接器組件對周圍環(huán)境可能導(dǎo)致金屬腐蝕和產(chǎn)品失效的濕氣和鹽分的密封性能。

采用這種方式進(jìn)行密封的連接器其耐磨性在長期熱循環(huán)、振動和濕度變化（如軍事和航天應(yīng)用領(lǐng)域）的條件下特別有用。在坦克和其它陸地交通車輛中，振動和頻繁的溫度變化要求牢固而密閉的連接。潮濕、雨水和徹底沖洗可能會帶來大量的濕氣。當(dāng)然，在艦艇、船舶和水陸兩用交通工具中，這種濕氣更為嚴(yán)重。

美國空軍研究實驗室已經(jīng)得出一個結(jié)論：用于傳輸信號的連接器的接觸部位腐蝕是導(dǎo)致空中飛行器電氣系統(tǒng)發(fā)生間斷性失效和其它性能不穩(wěn)定的最常見原因之一。

高空壓力降落可能會迫使潴留的空氣排出連接器，從而有可能為導(dǎo)致腐蝕的濕氣打開一條新的通道。這樣，在濕潤的天氣或在徹底沖洗/除冰過程中產(chǎn)生的濕氣可能會迅速進(jìn)入這一通道。隨著飛機的降落，濕潤空氣凝結(jié)或水蒸汽可能會被迫進(jìn)入這些通道。然而，通過真空浸漬方法完全密封的連接器就不存在任何氣囊，因為這些間隙始終充滿樹脂材料。

3 結(jié)論

真空樹脂浸漬是徹底解決電連接器和相關(guān)線束腐蝕問題最為經(jīng)濟有效的方法。除了填充連接器元件中的可見間隙外，通過在整個連接器和相關(guān)的線束中的間隙和微孔中填充密封膠可以解決內(nèi)部無法看見的電泳腐蝕問題——這是密封膠手工施加方法所無法達(dá)到的。

由于可靠性的增大，真空浸漬工藝因其較高的可重復(fù)的密封率，加之在成批加工處理時其成本較低，所以成為了使所有連接器處于較溫和環(huán)境的一個較為經(jīng)濟有效的解決方案，并成為專門應(yīng)用于惡劣環(huán)境的連接器的一個必備產(chǎn)品。

審核編輯：郭婷