摘要：接线端子是用于实现电气连接的一种配件产品，工业上划分为连接器的范畴，是电力设备的基础零件，机理是通过机械连接方式为提供电器线路一个稳定可靠的联接。本文对电力节能接线端子表面镀层的试验进行了分析。
关键词：接线端子；镀层；耐腐蚀
电力铜基节能终端是在传统铜鼻子的基础上改进而成的，它将电线电缆连接到电气设备上，具有导电性好、耐热性稳定、耐腐蚀性好、成本低、现场安装操作方便等特点。铜基节能端子的失效形式之一是铜表面氧化腐蚀引起的接触电阻增大，导致发热量增加，最终导致端子失效。为了防止铜表面的氧化腐蚀，在不影响端子电气性能的情况下，通常在铜表面涂上一层耐腐蚀涂层。
一、接线端子简介
1、定义。接线端子是为各电力组件、开关元件，装置、机器和设备之间建立电连接以及对连接它们的电流载体进行电气连接的元件。电气连接以金属性物理连接为主，可以是不可拆线式连接，也可以是可拆线式连接。其中可拆线式连接接线端子接线方便快捷。特别适合大量的导线互联，在电力行业就有专门的端子排，端子箱，上面全是接线端子，单层的、双层的，电流的，电压的，普通的，可断的等。一定的压接面积是为了保证可靠接触，以及保证能通过足够的电流。
2、分类。接线端子可以分为欧式接线端子系列、插拔式接线端子系列、变压器接线端子、建筑物布线端子、栅栏式接线端子系列、弹簧式接线端子系列、轨道式接线端子系列、穿墙式接线端子系列，光电耦合型接线端子系列、110端子、205端子、250端子、187端子、OD2.2圆环端子、2.5圆环端子、3.2圆环端子、4.2圆环端子、2圆环端子、6.4圆环端子、8.4圆环端子、11圆环端子、13圆环端子旗型系列端子和护套系列、各类环形端子、管形端子、接线端子、铜带铁带（2-03、4-03、4-04、6-03、6-04）等。
二、试验材料及方法
选取5件TRT-50铜基节能终端作为试验样品，其表面采用电镀锡、电镀银和电镀铜-锡-锌三元合金处理工艺，其中采用镀锡层和镀银层两种方法制备了两种不同厚度的样品。
5件电镀表面致密光滑，无气泡、沙眼、裂纹、粗糙、漏镀等肉眼可见的缺陷，并且表面无生锈、变色现象。电镀锡和电镀铜-锡-锌三元合金表面呈青亮白色，电镀锡表面光泽和光亮度更高。电镀银表面为银白色，其光泽度和亮度低于前两种。
对完成的端子样品进行机械握力试验、涂层厚度试验、直流电阻试验与温升试验、镀层的耐腐蚀试验。分析不同的镀层材质和厚度对端子的电学性能、机械性能和耐腐蚀性能的影响。通过对制造成本的综合比较分析，给出最佳选择方案。
三、试验结果与分析
1、检测握力和涂层厚度。在WED-1000型万能试验机上用LJ-50铝绞线（计算拉断力为7.93kN）对5件端子试样进行握力试验，5件样品的握力试验值在4.3至5.1kN之间，满足握力不应小于计算出的钢绞线拉断力的10%要求，并且在60秒内不会发生滑移。
运用OLYMPUS GX71金相显微镜测量表面涂层厚度，并根据涂层厚度对试样进行编号，涂层厚度的检测结果见表l和图1。
2、直流电阻和温升试验。测量回路由RX8032D多路温度记录仪、HL23-2T电流互感器、T51电流表、HTHL回路电阻测试仪组成，对6件端子样品进行直流电阻和温升试验。连接线为50 mmz铜绞线。根据图2，测试回路由100A直流电流组成，在温度稳定时测量直流电阻。
图2中，R1～R6为试样，R8为250µΩ标准电阻，Rr为与试样相同长度的基准导体电阻，DC为24kVA直流电源。100A直流电流通过测试回路，并在温度稳定后测量。由其试验结果可知，五个不同涂层的端子和一个无涂层的端子的直流电阻测量均满足要求。同时，不同材料的涂层和不同厚度的涂层对终端电阻值影响不大，最大电阻值为镀锡层端子，最小电阻值为镀银层端子。六个样品的平均电阻值为39.55µΩ，镀锡层样品的最大电阻值比平均值高约13.17％，镀银层样品的最小电阻值比平均值低约12.64%。
根据图3组成测试回路，并进行温升测试。图3中，AC为24kVA交流电源，A为交流电流表，CT为电流互感器。将导体的额定载流电流引入测试回路，导线温度稳定后，应测量端子温度和基准导线的温度，并且端子温度不应大于基准导线温度。
本试验回路加热电流为275A，由试验结果可知，5个不同表面涂层的端子和1个无涂层的端子的温升测量均符合相关标准的要求。不同材质和厚度的镀层对终端的温升性能影响不大，最高温升为镀锡层端子，最低温升为镀银层端子，最大温升与最小温升之差仅为4.7℃，对终端性能无直接影响。
3、耐腐蚀试验。用HSS-150盐雾腐蚀试验箱对5种涂层样品进行盐雾腐蚀试验，包括喷雾源、喷雾室和盐水贮存室。箱内有两个盐雾收集器，一个远离喷嘴，另一个则靠近喷嘴。收集器设备是由玻璃等惰性材料制成的漏斗形设备，直径约10cm，收集面积约80cm2，将漏斗管插入带有刻度的容器中，漏斗管收集的盐雾量约为1～2ml/（80cm2•h）。
本实验为中性盐雾试验，选用质量分数为5%的NaCl溶液作为喷雾溶液。盐雾试验箱工作8小时、停止8小时的周期性喷雾方式，如此循环。在盐雾腐蚀试验中，每24小时取出样品，用去离子水清洗，然后进行拍照，观察并记录其表面变化。
试验24小时后，Ag-3端子表面最先出现腐蚀斑点。72小时后，Ag-10端子表面出现腐蚀斑点。
在盐雾试验48h时，Ag-3端子表面会出现红色锈痕，裸露铜基体开始出现。在盐雾试验的144h时，Ag-8端子表面出现红色锈痕，裸铜基体开始出现。
在312h的试验结束时，Ag-3端子和螺纹表面出现了大量的红色铜基体，Ag-8端子表面也出现了红色铜基体，同时接线板表面出现少量红色铜基体。随着镀银层厚度由4µm增加到10µm左右时，终端的耐腐蚀性增加了三倍左右。
Sn镀层接线端子耐腐蚀性能明显优于Ag镀层接线端子，试验至312 h结束时，Sn-10（镀层厚度约10µm）端子表面仅有少量腐蚀斑点，而Sn-20（镀层厚度约20µm）接线端子表面无腐蚀斑点和锈迹，但表面光洁度明显降低。
Cu-Sn-Zn镀层接线端子具有最佳的耐腐蚀性。实验结束至312h时，终端表面未发现腐蚀斑点和腐蚀痕迹，样品的表面光洁度和亮度几乎不受影响。
对三种涂层和五种样品的盐雾试验结果进行综合比较，其结果如表2所示。
表2 接线端子盐雾试验对比结果
四、结语
本文通过对镀锡、镀银等复合涂层节能终端的试验、比较和分析，研究了涂层材料和厚度对终端耐腐蚀性、电气性能、机械性能和成本控制等的影响，并根据分析结果提出了最佳选择方案。
参考文献：
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[3]GB/T10125-2012.人造气氛腐蚀试验一盐雾试验[S].北京：中国标准出版社，2012．
论文作者:兰春华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/16
标签：端子论文; 表面论文; 涂层论文; 接线端子论文; 镀层论文; 厚度论文; 电阻论文; 《基层建设》2019年第18期论文;