高压连接器插拔寿命问题探讨

来源：•作者：•2021-06-10 15:20

“高压连接器端子插拔次数和镀层结构的关系，10000次插拔如何实现?”

首先我想分解一下这个朋友的问题：

1.高压连接器的端子插拔次数和镀层结构关系

2.10000次插拔如何实现

所以这其实是2个问题，我们先说说第一个问题

1.高压连接器的端子插拔次数和镀层结构关系

我想这位朋友是想问镀层的好坏对插拔次数的影响，首先对于插拔次数的问题，一般分2种，充电枪和插座的要求一般是10000次，车内的高压连接器一般是50或者100次，标准上一般会要求至少满足50个插拔循环的可靠工作，当然根据产品的本身的特性和维护频率要求也是可以和OEM双方商榷要求的；我想这位朋友是想问镀层的好坏对10000次的插拔的影响；

其实10000次的插拔曲线基本上都是差不多的，都是一开始磨损的比较厉害（比如前500次）然后曲线逐步趋于平稳的过程，这个地方我们需要了解一些基础知识，比如接触电阻的组成，这个插拔的过程的评判是通过接触电阻的变化来体现的，因为电阻会产生热，最终会以热能形式产生少量的能量损失，所以随着功率的越来越大，怎么降低电阻，降低接触回路的整体接触电阻是一个重要的研究课题；

我们还是着重去说镀层，公端子的基体材料一般是紫铜，弹性件的基体材料一般是也是铍铜合金，连接器里最常规的做法就是铜或者铜合金的基体表层镀银，为什么会选择镀银呢，主要原因是，银具有任何金属中最高的电导率和导热率，这有助于有效地传输电能和热量，另外，银是相对较软的金属，其允许银沉积物在配对连接器周围压缩并形成，从而填充小空隙和微粗糙度，这样可以增加有效接触面积，从而降低整体连接器电阻，其实就是形成氧化层；一般在铜基体上还要镀裸铜、镀镍、最后再镀银，不同的镀层是有不同的意义的，比如我理解的在镀银之前要镀镍的目的是可以改善整体沉积的性能，在银下面镀一层镍，一方面可以防止铜基体迁移，因为越是高温下铜固体的材料会慢慢迁移到银上，形成新的合金，会影响电性能传输，另外，银是不耐磨的，镀一层镍是可与增加耐磨性，而且也能对底铜形成一层保护膜，防止铜氧化了；一般在裸铜基体的表面还会在增加一层镀铜，这样保证基体表面的附着性，从而镀镍的时候效果会比较好；

铜合金用于传导都已经有100多年的历史了，而铜镀银的做法也有接近100年的历史了，但是随着电动汽车越来越普及，充电接口高达10000次的插拔要求，对端子的镀层可靠性又提出了更高的要求，各连接器厂家也在研究不同镀层配方对连接的可靠性影响，但是基本上基础原则还是以铜镍银为主，在这个过程中，也有厂家在这之间增加一些新的镀层；包括在镀层的厚度上尝试调整，形成自己的配方；另外我认为这个插拔过程中对镀层影响的因素有非常多，比如不同的温度下，比如正向力屈服失效了等... 很多的影响因素都是相辅相成的，而且在不同的插拔次数阶段这些问题出现的频次等都是不同的，我觉得从一开始就需要通过连接推导把所有失效模式都展开，然后挨个逐步分析，这个过程中是不同找平衡的一个过程，不断的仿真、试验、在调整设计、再进行优化的一个过程；至于插拔多少次会对什么镀层有什么影响，影响有多大，这个可以通过试验数据获得；

2.10000次插拔如何实现

业界都公认的充电接口插拔寿命是不低于10000次，太久不从事技术工作，我找了一下，貌似没有找到国标上有对10000次的具体要求的，知道的朋友也可以帮忙告知一下，我看到UL2251上有这个要求，姑且以这个为准吧，这个测试项UL把它定义为耐久负荷试验，这个里面记录了测试的环境要求，操作速度、频率等，要求还是比较苛刻的，感兴趣的朋友可以自己去看看；测试工装可以自己做一个简易的工装然后手动人工插拔，也可以定做一个自动插拔工具，可以随时检测接触电阻的变化，只要最后的要求满要求即可；

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