不同含氧量环境下紫铜/黄铜电接触微动磨损性能研究

电连接器常因接触界面磨损发生严重失效，因此有必要研究电接触模式下的微动磨损行为。本文中基于电接触模式和不同环境含氧量(即氧气体积分数分别为10%、20%和30%，后文统一称作10%O2、20%O2和30%O2环境)，着重研究含氧量对紫铜/黄铜微动磨损行为与磨损机制的影响。研究发现：10%O2、20%O2和30%O2环境时所对应的摩擦系数稳定值分别为0.77、0.71和0.80，摩擦耗散能和磨损体积的结果变化趋势一致，即10%O2环境下最高，20%O2最低，30%O2介于两者之间，可以推测，含氧量最低条件时的损伤比含氧量高时更严重。通过电接触寿命可以看出, 20%O2环境中电接触性能最优，10%O2次之，30%O2最差，不同含氧量时的微动磨损区均发生不同程度的氧化，理论上含氧量越高氧化现象越严重，但10%O2时的抗微动磨损性能最差，30%O2时的电接触性能最差，而类大气含氧量的20%O2环境时的电接触性能和抗磨损性能最佳。结果表明：电接触性能与环境含氧量存有非线性依赖关系，30%O2的环境中氧化最严重，微观形貌为尺寸粗大和团聚状的氧化颗粒，导致其接触电阻高于其余两种含氧量时；而在10%O2环境中，因微动产生的磨屑多，新鲜的磨屑松散覆盖在磨痕区域，极易与氧气发生氧化反应，使其接触电阻高于20%O2环境，但是低于30%O2时，说明环境中含氧量和微动产生的磨屑协同主导铜电接触性能与磨损行为，结合白光干涉、扫描电镜和电子探针等微观分析结果发现，在不同含氧量环境下的铜磨损机制主要表现为氧化、材料转移和剥落。