一种水溶性电接触润滑保护剂的研制

吴小明，刘 宏，吴银丰，刘倩源

(广州天至环保科技有限公司，广东广州 510300)

一种水溶性电接触润滑保护剂的研制

吴小明，刘 宏，吴银丰，刘倩源

(广州天至环保科技有限公司，广东广州 510300)

研发了一种新型环保的SF1007水溶性电接触润滑保护剂，由脂肪醇、植酸和天然磷脂等物质复配而成，通过化学键和氢键及电荷作用在电接触元器件表面形成致密的多分子层保护膜，提供润滑功能的同时保护元器件免受腐蚀。实验结果表明，SF1007可显著提高电接触元器件的耐插拔性和耐蚀性，延长使用寿命，并且SF1007不会影响电接触元器件的导电性。

电接触润滑保护剂;耐磨性;耐蚀性

引 言

近年来，随着电子技术的日新月异以及高科技电子产业的相继问世，电子产品的市场竞争越来越激烈。电子元器件作为电子产品的最基本单元，其性能的优劣直接决定着电子产品品质的高低。不仅要求在一般环境条件下有高的精度、高稳定性和可靠性，而且还要求在恶劣环境条件下也要保持高精度、高稳定性和可靠性。

电子元器件一般选用锡及锡合金、金及金合金及银等作为电接触的金属镀层。但由于工艺水平所限，金属镀层不可避免的出现结晶缺陷及表面微孔。这些存在凸起、凹陷及微孔的缺陷型金属结晶面，增加了镀层表面的摩擦系数，使电子元器件插拔使用时受到的磨损增大，耐插拔性降低，缩短了电子产品的使用寿命。

在一定气候条件下(温度及相对湿度)，大气环境中的有害介质(如 SO2、H2S、CO2、Cl2及 NxOy)和尘埃、微颗粒物等可以导致金属镀层发生化学腐蚀，主要表现为氧化腐蚀或硫化腐蚀［1］。化学腐蚀使金属镀层表面变暗发黑，电阻增大，电接触不良，甚至造成电器故障。由于气候环境存在差异，腐蚀速率也会有很大差别［2］。当大气湿度相对较大时，电子元器件与腐蚀介质往往因形成微电池而发生电化学作用引起的腐蚀，其腐蚀速率更快，造成的危害也更严重［3］。

为了修复金属镀层结晶缺陷及有效抗蚀，通常对电子元器件表面喷涂或浸涂油性润滑保护剂。但由于其污染环境、存在较大安全隐患，与金属间的附着力差、易吸附尘埃类物质加速腐蚀，使其应用受到限制。本文介绍的新型SF1007水溶性电接触润滑保护剂为环境友好型，可以有效地修复电子元器件金属镀层的结晶缺陷，提供润滑功能的同时防止有害气体及腐蚀性介质侵入，是取代油性润滑保护剂的理想材料。

1 水溶性润滑剂的作用机理

SF1007水溶性电接触润滑保护剂由脂肪醇、植酸和天然磷脂等物质复配而成。脂肪醇与植酸发生酯化反应生成多脂肪醇植酸酯，该酯与镀层金属作用，在电接触元器件表面形成具有5～10个分子层的光滑疏水保护薄膜。该保护膜为半硬性膜，不易吸附尘类物质，当发生摩擦时，分子错位程度小，缓冲作用极佳，具有变形回复性，因此，赋予了镀层优异的润滑性能。虽然形成的膜δ仅为10～20nm，但SF1007与金属表面主要通过化学键合作用成膜，膜内分子间则通过电荷与氢键进一步作用，一般而言，化学键的键能可达到100kJ/mol数量级，氢键的能量约在 10 ～40kJ/mol［4］，因此，SF1007 形成的保护膜非常致密牢固。同时SF1007组分中功能物质的活性官能团通过螯合作用与镀层微孔及凹凸点部位的结晶缺陷结合，消除镀层金属的反应活性，这些作用可以有效地避免腐蚀反应的发生。

2 性能评价

2.1 润滑性能评价

为评价SF1007水溶性电接触润滑保护剂的润滑性能，实验采用油性润滑剂和SF1007水溶性润滑剂分别对印制电路板(PCB)金手指进行润滑处理，测定各自处理后的平均插拔力并进行比较。处理工艺、测试方法如下:

选取镀金层δ≥0.30μm平面型结构的PCB金手指，采用油性润滑剂和SF1007水溶性电接触润滑保护剂分别对其进行润滑处理，同时设置空白对照组，每组三个平行。润滑处理工艺，在常温下将PCB金手指浸于润滑保护剂中30s，然后取出水洗，100℃烘干。平均插拔力测试方法参照GB/T5095.1-1997标准。

2.2 耐插拔性能评价

电接触元器件未浸涂电接触润滑剂时，工作状态下电接触表面通常处于干摩擦状态，非常容易磨损，耐插拔性极差，严重影响电子产品的使用寿命。因此，改善电气元件的耐插拔性是评价电接触润滑保护剂一项重要指标。

选取镀金后的金手指采用SF1007水溶性电接触润滑保护剂进行润滑处理，同时设置空白对照组。将经润滑处理的金手指和未进行润滑处理的对照组进行人工插拔100次试验，插拔100次后对金手指进行显微放大拍照，根据图片显示的擦痕尺寸确定。以人工插拔100次后金手指擦痕的深度和宽度对SF1007的耐插拔性进行评价。

2.3 耐腐蚀性能评价

采用人工加速腐蚀的试验方法快速表征金属镀层的耐腐蚀性能［5］。由于中性盐雾试验是较早定为国际标准的方法，被很多行业所引用，目前已成为评价镀层防腐蚀性能的常用方法。本文采用中性盐雾试验以评价SF1007的耐腐蚀性能。

将人工插拔100次试验后的金手指进行中性盐雾试验，试验周期为48h。试验方法按GB/T10125-1997［6］《人造气氛腐蚀试验-盐雾试验》标准进行;试验结果按GB/T6461-2002［7］《金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》标准进行评价。同时设置对照组，包括未润滑未插拔组和润滑处理未插拔组。

2.4 电学性能评价

为考察SF1007对电接触元器件导电性能的影响，试验选用镀金层δ为0.25～0.76μm的PCB金手指，采取SF1007对其进行润滑处理后，随机选取A、B、C、D 及 E 位点，采用微阻计(GOM-801H，苏州固伟电子)进行微阻测试。同时设置空白对照组，所测位点与经润滑处理的金手指相同。

3 实验结果与讨论

3.1 水溶性润滑剂的润滑性能

试验通过测试经SF1007处理后PCB金手指的平均插拔力评价其润滑性能，结果见表1。

表1 SF1007的润滑性能评价

由表1可知，PCB金手指经SF1007水溶性电接触润滑保护剂处理后，摩擦系数较润滑处理前大幅下降，下降率为90%;PCB金手指经SF1007水溶性润滑保护剂处理后，测得的平均插拔力与油性润滑剂处理效果相当。结果表明，SF1007水溶性电接触润滑保护剂在不污染环境、不危害人类健康的前提下具有优良的润滑功能，并且达到了油性润滑技术的效果。

3.2 水溶性润滑剂的耐插拔性能

PCB金手指采用SF1007润滑处理后，人工插拔100次测试结果见表2。

表2 SF1007的耐插拔性能评价

由表2可知，经SF1007润滑处理的金手指经人工插拔100次后，擦痕平均深度和平均宽度较空白对照均有明显下降，表明金手指经SF1007处理后，受到的插拔磨损显著降低，耐插拔性显著提高。

3.3 水溶性润滑剂的耐腐蚀性能

SF1007的耐腐蚀性能评价结果见表3。

表3 SF1007的耐腐蚀性能评价

由表3可知，未作润滑的金手指插拔100次后经盐雾试验48h暴露，较未插拔、镀层未被人工磨损的处理组腐蚀严重，表明金手指的耐腐蚀性能与镀层的磨损情况有关，镀层受损越严重，其耐蚀性能越差。而经SF1007润滑处理的金手指插拔和未插拔的盐雾加速腐蚀现象则不明显，表明镀层的磨损程度影响其耐蚀性能。经SF1007润滑处理和未经润滑处理的金手指同样人工插拔100次后，后者更容易受到盐雾的腐蚀，进一步表明SF1007具有优异的润滑功能，可以为镀层提供高效的润滑保护，能够降低插拔摩擦作用对电子元器件的损害，并提高其耐蚀性能，从而延长电子产品的使用寿命。

3.4 水溶性润滑剂的电学性能

SF1007水溶性电接触润滑保护剂通过化学键合作用与金属镀层成膜，膜层δ仅为10～20nm，引起的电压降可以忽略不计，同时膜层分子间的间隙远大于电子的微粒尺寸。根据电子导电隧道理论，在电场作用下电子较易穿过SF1007膜层分子，在金属接触面之间自由移动，形成电流。由表4可知，PCB金手指经SF1007处理后，电阻值与空白对照相比，没有显著差异，表明SF1007不会影响电接触元器件的导电性。

表4 SF1007的电学性能评价

4 结论

SF1007水溶性电接触润滑保护剂可以有效地修复电子元器件镀层的结晶缺陷，降低摩擦系数，显著地提高电子元器件的耐插拔性能，从而有效地降低了电子元器件由于插拔使用造成的磨损，延长了使用寿命。同时SF1007水溶性电接触润滑保护剂在电子元器件镀层表面形成了致密的保护膜，能够大幅提高其耐腐蚀的能力。SF1007不会对电接触元器件的导电性造成影响。

［1］文斯雄.浅谈电气接触件的抗蚀防护［J］.电镀与环保，2005，25(1):39.

［2］周后贵，高岳峰.全面解读中国版RoHS──《电子信息产品污染控制管理办法》［J］.中国检验检疫，2007，(5):14-15.

［3］陶琦，李芬芳，邢健敏.金属腐蚀及其防护措施的研究进展［J］.湖南有色金属，2007，23(2):43-46.

［4］张广宏，马文霞，万会军.氢键的类型和本质［J］.化学教学，2007，7:72-75.

［5］刘仁志.电镀检测与试验问答［M］.北京:化学工业出版社，2008:93.

［6］GB/T10125-1997，人造气氛腐蚀试验-盐雾试验［S］.

［7］GB/T6461-2002，金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级［S］.

Development of A New Type Water-soluble Electrical Contact Protective Lubricant

WU Xiao-ming，LIU Hong，WU Yin-feng，LIU Qian-yuan
(TANTZ Environmental Technologies Ltd，Guangzhou 510300，China)

An environment-friendly water-soluble electrical contact protective lubricant named as SF1007，which mainly composed by fatty alcohol，phytic acid and natural phosphatide was developed.By the use of SF1007，a lubricant polymolecular layer film was formed on the surface of electrical contact components by chemical bond，hydrogen bond and electrostatic force，and could provide an excellent lubrication property as well as corrosion resistant performance.The test results showed that SF1007 lubricant could significantly enhance the wear and corrosion resistance of electrical contact components，prolong their service lives，and keep the electrical conductivity unchanged.

electrical contact protective lubricant;wear resistance;corrosion resistance

TG174.42

A

1001-3849(2012)08-0014-03

2012-02-17

2012-03-23