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)用對象進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)研究。通過測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]，對每個(gè)接觸點(diǎn)電阻進(jìn)行測量，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)

為評估不同服役溫度下電子電氣緩蝕劑對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，先按照圖3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)

為了評估不同老化程度的電子電氣緩蝕劑對試驗(yàn)件接觸電阻的影響，采用80 ℃的熱空氣對試驗(yàn)件進(jìn)行加速老化。試驗(yàn)按照圖4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，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。