摘要：针对目前汽车端子连接功能的增多，尤其是小电路功能回路的大量增加，端子连接可靠性对整车性能的影响越发重要。结合端子连接的理论基础和试验验证结果，从端子镀层防护、反向应力衰减、压接可靠性3个方面，研究规避端子连接失效风险的具体策略，为汽车线束工程师在设计选型及问题解决方面，提供相应的应对措施和理论依据。

    随着汽车信息化、智能化需要日益增长，车用电子电器功能不断增加，各系统之间的交互也越来越密切。随之而来的是汽车线束连接功能复杂程度的增加，其中小电流连接回路的增加最为突出，对端子连接可靠性提出更高的要求。目前行业内对端子连接可靠性技术的研究主要集中在端子本身的设计及制造领域，从端子应用和故障分析角度对端子连接可靠性研究还相对较少。汽车线束工程师在端子连接可靠性故障分析中缺少理论研究支撑。本文通过端子镀层防护、反向应力衰减、压接可靠性3个方面，结合理论数据和试验验证结果，对端子连接可靠性的失效因子进行分析，并提出在实际应用中提升端子连接可靠性的设计方法和验证手段，具有较强的实际应用价值。

    1 端子镀层防护
    由于金属与空气中的氧接触会产生化学变化，生成金属氧化层，所以为确保端子连接部位保持稳定的接触电阻，防止端子氧化、腐蚀，端子表面都会设置镀层进行保护。目前行业内使用的镀层材质有锡（Sn）、银（Ag）、金（Au），由于价格差异巨大，采用镀锡的方式最为普遍。各种镀层材质的特性对比见表1。镀金材质的端子由于其耐腐蚀性、耐磨性能强的优势，在发动机上布置的零件或其它重要零部件上被大量应用。

    端子镀层保护主要体现在保持镀层自身稳定性和减少接触点摩擦所导致的镀层磨损。
    对于端子的镀层，往往认为镀层越厚，其抗氧化性能越好，所以在端子设计过程中，会错误地将镀Sn层加厚。殊不知由于Sn很软，Sn层越厚，经过微振动后很容易被刮损，产生大量的磨耗粉，增加接触电阻。通过振动试验表明，厚的Sn层比起薄的Sn层端子，其微振动后基材更易裸露形成氧化物，就更容易发生接触阻抗增加的现象。
    为抑制Sn的微振动磨耗，Sn层厚度控制在1μm以下为宜，且以Sn和Ni的2层电镀（Ni打底镀Sn）的应用较普遍，但又存在Ni会向表面扩散，形成N i-O氧化物，造成接触阻抗增加，引起接触不良。为了抑制Ni的扩散，通过研究表明，使用3层电镀方式（图1），即在Sn与Ni之间加入Cu-Sn合金层，可以有效抑制Ni扩散，对基材起到良好的保护。

    相对于公、母端子微振动所带来的镀层磨损较缓慢而言，护套间隙过大和端子晃动所带来的端子间的磨损，对端子镀层造成的影响更直接。通过不同间隙护套进行加速振动试验（振动加速度40 g;振动频率100400 Hz）可以发现：护套间隙越大，对镀层的磨损越严重。护套晃动对端子的磨损情况对比见表2。

    在公、母端子的匹配应用中，不同镀层的端子也应避免配对使用：①表面硬度，由于插拔和微振动出现的摩擦，坚硬的面会把柔软的面刨起，比如坚硬的镀金会把较软的镀锡层刨起，从而破坏镀锡层的防护；②接触电位，不同金属电位差的不同，会导致电气性腐蚀，而高温、高湿的环境还将使腐蚀加快。金属标准电位表如图2所示。

    由于镀层的磨损和腐蚀是一个微观层面的变化，其发生较细微，很难通过肉眼进行判断，所以在分析镀层损伤所带来的端子连接不可靠故障时，往往需要借助仪器设备对其进行观测。在实际的故障分析过程中，会根据不同的测试要求选择相应的测试方式。端子镀层检测方式对比见表3。

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