邢新俠，袁猛，韋利軍

（中國特種飛行器研究所，結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)與控制航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，荊門 448035）

引言

印制電路板是航空機(jī)載電子設(shè)備的主要部件[1]，其主要損傷形式是由包括振動(dòng)、溫度、濕度、鹽霧等環(huán)境因素造成的腐蝕和磨損[2-4]。單一環(huán)境應(yīng)力和綜合環(huán)境應(yīng)力作用于接觸對(duì)位置，造成接觸部位切向摩擦和軸向擠壓電子，觸點(diǎn)出現(xiàn)微動(dòng)磨損，觸點(diǎn)基底材料暴露后將繼續(xù)誘發(fā)接觸面氧化腐蝕，將導(dǎo)致電子電氣元器件電接觸性能退化甚至功能失效[5,6]。某型電子電氣緩蝕劑為一種濕膜、水置換型潤滑緩蝕劑，主要用于飛機(jī)電子電氣元器件的腐蝕防護(hù)及潤滑，可減少插拔應(yīng)力和穩(wěn)定接觸電阻，并預(yù)防振動(dòng)-感應(yīng)磨損引起的過早失效[7]。本文參照美軍標(biāo)MIL-PRF-81309F的試驗(yàn)方法[8]，結(jié)合國內(nèi)飛機(jī)的服役環(huán)境特點(diǎn)，以模擬印制電路板為應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)研究。通過測(cè)量電子電氣緩蝕劑應(yīng)用前后的接觸電阻，計(jì)算接觸電阻變化率，評(píng)估電子電氣緩蝕劑在不同服役溫度、長期高溫使用、以及反復(fù)插拔等應(yīng)用條件下對(duì)模擬印制電路板接觸電阻的影響，為電子電氣緩蝕劑在航空裝備上的應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)件

每個(gè)試驗(yàn)件有1套模擬印制電路板（銅鍍鎳鍍金）及2個(gè)邊緣連接器（銅鍍鎳鍍金）組成，每個(gè)邊緣連接器有50個(gè)觸點(diǎn)，連接后接觸應(yīng)力在100～250 g之間[8]。試驗(yàn)件共3件，分別進(jìn)行溫度試驗(yàn)、熱老化試驗(yàn)及耐久性插拔試驗(yàn)。其中溫度試驗(yàn)件每個(gè)觸點(diǎn)焊接500 mm延長線以便試驗(yàn)中測(cè)量接觸電阻，試驗(yàn)件外觀形貌見圖1，熱老化試驗(yàn)件和插拔耐久性試驗(yàn)件上每個(gè)觸點(diǎn)不接延長線，試驗(yàn)件外觀形貌見圖2。

圖1 溫度試驗(yàn)試驗(yàn)件

圖2 熱老化試驗(yàn)件和耐久性試驗(yàn)件

1.2 儀器設(shè)備

SU2000c型高低溫濕熱試驗(yàn)箱(意大利AcS）； ZY9987型數(shù)字式微歐計(jì)（上海正陽儀表廠）。

1.3 接觸電阻測(cè)量

按照ASTM-B539規(guī)定條件即開路電位為50 mV、直流電不超過10 mA[9]，對(duì)每個(gè)接觸點(diǎn)電阻進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算試驗(yàn)件100個(gè)觸點(diǎn)的接觸電阻平均值作為有效值。

1.4 溫度試驗(yàn)

為評(píng)估不同服役溫度下電子電氣緩蝕劑對(duì)印制電路板接觸電阻的影響，使用高低溫濕熱試驗(yàn)箱模擬飛機(jī)服役溫度進(jìn)行試驗(yàn)。由于試驗(yàn)件本身接觸電阻受溫度影響較大，因此試驗(yàn)件在不噴涂緩蝕劑的情況下，先按照?qǐng)D3程序進(jìn)行試驗(yàn)，摸清試驗(yàn)件接觸電阻變化規(guī)律，然后噴涂電子電氣緩蝕劑，再按圖3程序開展試驗(yàn)。

圖3 溫度試驗(yàn)程序

1.5 熱老化試驗(yàn)

為了評(píng)估不同老化程度的電子電氣緩蝕劑對(duì)試驗(yàn)件接觸電阻的影響，采用80 ℃的熱空氣對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行加速老化。試驗(yàn)按照?qǐng)D4程序在高低溫濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)開展，期間250 h、500 h、750 h、1 000 h時(shí)，取出試驗(yàn)件，并在25 ℃的環(huán)境下測(cè)試其接觸電阻。

圖4 熱老化試驗(yàn)程序

1.6 插拔耐久性試驗(yàn)

插拔耐久性試驗(yàn)件噴涂電子電氣緩蝕劑后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)將2個(gè)電路板從2個(gè)邊緣連接器中拔出和插入循環(huán)125次。測(cè)量試驗(yàn)件噴涂緩蝕劑前后的接觸電阻，在插拔25、50、75、100、125個(gè)循環(huán)后再次測(cè)試試驗(yàn)件的接觸電阻。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度試驗(yàn)

試驗(yàn)件接觸電阻變化率r溫按公式（1）進(jìn)行計(jì)算。溫度試驗(yàn)的結(jié)果分析見表1。

表1 不同溫度下電子電氣緩蝕劑對(duì)接觸電阻的影響

式中：

r溫— 溫度試驗(yàn)接觸電阻變化率；

R無— 不同測(cè)試溫度下，試驗(yàn)件無緩蝕劑時(shí)的平均接觸電阻；

R有— 不同測(cè)試溫度下，試驗(yàn)件涂覆緩蝕劑后的平均接觸電阻；

R25℃— 25 ℃時(shí)，未涂緩蝕劑試驗(yàn)件的平均接觸電阻。

由表1可見，無緩蝕劑的試驗(yàn)件本身接觸電阻隨溫度降低呈線性下降趨勢(shì)，這與試驗(yàn)件的材料有關(guān)。噴涂緩蝕劑的試驗(yàn)件隨溫度降低，緩蝕劑對(duì)其接觸電阻的影響逐漸增大，-55 ℃時(shí)平均接觸電阻變化率最大為3.04 %，低于MIL-PRF-81309F規(guī)定的10 mΩ（接觸電阻變化率約為66.7 %），在25～65 ℃的區(qū)間內(nèi)緩蝕劑對(duì)試驗(yàn)件接觸電阻影響不明顯，均未超過0.3 %。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因首先是緩蝕劑本身為油脂類混合物，隨溫度降低粘度下降導(dǎo)致接觸電阻增大[10]，其次緩蝕劑含有水置換成分，在溫度下降過程可能與冷凝水分發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致接觸電阻輕微變大。

2.2 熱老化試驗(yàn)

圖5為不同老化時(shí)間的緩蝕劑對(duì)試驗(yàn)件接觸電阻的影響情況。由圖5可見，經(jīng)過1 000 h 的熱老化試驗(yàn)，試驗(yàn)件的接觸電阻僅下降了3 mΩ，接觸電阻變化率為2.1 %，遠(yuǎn)低于MIL-PRF-81309F規(guī)定的10 mΩ（接觸電阻變化率約為66.7 %），可見緩蝕劑有較好的熱穩(wěn)定性。整個(gè)老化過程中，前期接觸電阻變化較快，250 h后趨于穩(wěn)定。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，考慮是在試驗(yàn)的初期，電子電氣緩蝕劑受熱和氧氣的作用，引起基礎(chǔ)油和一些低分子添加劑的作用及加熱損耗，造成了接觸電阻的下降[11]，試驗(yàn)后期緩蝕劑剩余物質(zhì)基本穩(wěn)定，接觸電阻不再產(chǎn)生明顯變化。

圖5 熱老化試驗(yàn)結(jié)果

2.3 插拔耐久性試驗(yàn)

接觸電阻很大程度上取決于接觸件的表面狀態(tài)，如果不使用電子電氣緩蝕劑，接觸面處于干磨狀態(tài)，嚴(yán)酷環(huán)境下磨損后，在腐蝕介質(zhì)的作用下形成腐蝕物，將會(huì)造成接觸電阻增大，而使用緩蝕劑之后，避免或減輕了接觸面的磨損和氧化，從而有效保證了接觸電阻的穩(wěn)定[12,13]。圖6為有電子電氣緩蝕劑的試驗(yàn)件反復(fù)插拔不同周期后，接觸電阻的變化情況。由圖6可見試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，試驗(yàn)件接觸電阻下降不超過0.5 mΩ，接觸電阻變化率為0.9 %，遠(yuǎn)低于MIL-PRF-81309F規(guī)定的10 mΩ（接觸電阻變化率約為66.7 %），可見緩蝕劑有著良好的潤滑性和防腐性。

圖6 耐久性試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

1）溫度試驗(yàn)中，隨溫度降低，電子電氣緩蝕劑對(duì)印制電路板接觸電阻的影響逐漸增大，最大接觸電阻變化率為3.04 %；熱老化試驗(yàn)1 000 h后，試驗(yàn)件最大接觸電阻變化率為2.1 %；插拔耐久性試驗(yàn)125個(gè)循環(huán)后，試驗(yàn)件接觸電阻變化率僅為0.9 %。三種試驗(yàn)中，接觸電阻變化均低于MIL-PRF-81309F規(guī)定的10 mΩ或接觸電阻變化率66.7 %。

2）試驗(yàn)用電子電氣緩蝕劑高低溫適應(yīng)性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、潤滑性和防腐性優(yōu)異，可滿足飛機(jī)的應(yīng)用要求。