第三章 接觸鍍層
大多數電連接器使用接觸鍍層的原因有兩個。首先保護接觸彈片的基材金屬不受腐蝕，其次是優化接觸界面的性質，尤其是連接器的機械和電氣性能。
首先應考慮腐蝕防護。大多數電連接器接觸彈片是由銅合金製成，而銅合金在典型的電連接器工作環境中容易受到腐蝕，如氧化和硫化。實際上，接觸鍍層是用來封閉接觸彈片與工作環境隔開以防止銅的腐蝕。當然，鍍層材料在其工作環境里必須不被損害（至少在有害的範圍內）。作為腐蝕防護重要功能的同時，優化界面是選擇合適的接觸鍍層材料的考慮因素。
與機械性能有關的參數主要是影響鍍層的耐久性、或磨損，以及配合力的因素。正如第二章所提到的，事實上這些要考慮的因素，是在相同基本效果下的兩種不同的看法，即多點接觸界面在相對運動過程中冷焊連接的分離。最重要的機械性能包括硬度，延展性和鍍層材料的摩擦係數。所有這些性質要依鍍層材料的內在性質及其所運用的工作過程而定。
電氣性能的優化可從如下方面考慮，即對已經存在和即將形成的位於接觸鍍層表面薄膜的控制。如 章討論的，電連接器電氣性能的一個主要需求是建立和維持穩定的連接器阻抗。為達到這個目的，需要一個金屬接觸界面以提供這樣的固有穩定性。建立這樣的接觸界面需要表面薄膜能在接觸配合的時候避開或分裂。這兩種不同的選擇明確了貴金屬或稀有金屬和普通金屬之間的區別。
在不同程度上，貴金屬鍍層
(
如金，鈀以及它們的合金
)
其本質對表面薄膜來說是游離的。對這些鍍層來說產生界面的金屬接觸相對較簡單，因為它僅僅需要接觸表面的伴隨物在配合時的移動。通常這很容易實現。為維持接觸界面阻抗的穩定性，連接器設計要求應注意保持接觸表面貴金屬性以防止外在因素如污染物、基材金屬的擴散以及接觸磨損的影響。以上每個因素都將加以詳細討論。
普通金屬鍍層—特別是是錫或錫合金—其表面都自然覆蓋有一層氧化薄膜。錫接觸鍍層的利用，是因為這層氧化物容易在配合時候被破坏，這樣金屬接觸就容易被建立起來。電連接器設計的需求是能保証氧化膜在連接器配合時破裂，而在電連接器的有效期內確保接觸界面不再被氧化。再氧化腐蝕，在磨損腐蝕中，是錫接觸鍍層最主要的性能退化機理。銀接觸鍍層 被當作是普通金屬鍍層，因為該鍍層容易受到硫化物和氯化物的腐蝕。由於氧化物的形成通常也把鎳鍍層當作是普通金屬。
本章將討論接觸鍍層材料和電連接器的選擇標準。在討論材料之前先按次序討論一下採用接觸鍍層的主要方法。
3.1鍍層方法
有幾種方法在接觸鍍層中得以運用。主要有三種技術：
．電鍍（
electrodeposition
）
．噴鍍（
cladding
）
．熱浸（
hot dipping
）
3.1.1
電鍍
電鍍是在連接器製造中，在接觸彈片上加以鍍層有最為廣氾的使用方法。這裡僅對其基本過程作一簡要描述。更為詳細的討論可見于
Durney
和
Reid
以及
Goldie
的論述中。
典型的電鍍單元如圖
3.1
所描述。電鍍是電鍍液中的金屬離子沉積到陰極
(
本圖中是接觸彈片
)
，其中金屬離子可來自電鍍液中的可溶性陽極，以補充沉積到陰極上的金屬離子。在這個簡單的單元中，沉積電鍍過程主要是由溶液的化學作用和陰極表面的電流分布來控制。
原則上電鍍過程的現象描述是非常簡單的。鍍層材料如金，沉積在底層基本金屬不同的點上並且在電鍍過程中在鍍層的表面漸漸加厚。達到一定厚度時，鍍層“完全地”覆蓋在底層金屬的表面上。圍繞“完全”這個詞的引証都是為了揭示這樣一個事實，即鍍層覆蓋的程度由基材金屬的表面特性和清潔程度以及電鍍過程而定。電鍍過程中最普通的缺點是在鍍層上有很多孔隙（
pores
）。這種多孔性（
porosity
）和它對接觸性能的影響將在後面的章節中討論。
大多數電連接器接觸鍍層是在不斷循環往復（
reel-to-reel
）的過程進行以充分利用這個過程的成本效用。在本世紀七十年代和八十年代初期，大量的努力都是為了減少電連接器鍍層中金的使用量，因為當時其價格高達
800
美元。減少金鍍層的厚度（如後面章節中將討論的，利用鎳底層是可能達到的）和控制金的數量及其在接觸處的位置取得了極大成功。
接觸鍍層電鍍通常有三種類型：完全電鍍（
overall
），局部電鍍
（
selective
），雙重電鍍（
duplex
）。上述例子可見圖
3.2
所示。正如所預料的，完全電鍍（
overall
）是鍍層完全覆蓋在接觸表面上。錫接觸通常是完全鍍層。對貴金屬接觸而言，出於對成本的考慮一般採用局部電鍍（
selective
）或雙重電鍍（
duplex
）。在這兩種情況下，貴金屬是有選擇性的運用於可分離性接觸的末端，而此運用不同于在 性連接或其末端中鍍層的運用。選擇性接觸鍍層有用在 性連接上的金鍍層，但鍍層厚度在每一末端可能不同。雙重電鍍（
Duplex
）通常都是鍍在 性連接末端的錫或錫合金。
應當注意到電鍍材料的性能，尤其是貴金屬，它與相同的鍛造性材料（
wrought form
）有很大的不同。一般來說，電鍍材料更硬而延展性較差，且比鍛造性材料的密度小。其變動範圍與材料本身和電鍍過程均有關係。
3.1.2
噴鍍
噴鍍是指在高壓作用下以機械結合的方法將兩金屬接觸面結合到一起。通常有三種方式：完全噴鍍（
overlays
）
，選擇噴鍍（
toplays
）
和鑲嵌噴鍍（
inlays
）。其中完全噴鍍（
overlays
）完全覆蓋底層金屬。選擇噴鍍（
Toplays
）僅僅有選擇的覆蓋底層金屬表面的一部分。鑲嵌噴鍍（
Inlays
）是包覆金屬的一種特殊情況，其接觸鍍層材料是有選擇性的噴鍍在開有溝槽的底層金屬上。所開鑲嵌噴鍍溝槽可提供清潔的接觸表面以促進結合的可靠性。連續不斷的減少是為了得到條狀金屬以達到最終需要的厚度從而增強金屬結合的壓力。此外結合增強因為相互擴散過程而發生在熱處理過程中。更多關於噴鍍（
cladding
）方面的數據可見于
Harlan
。
鑲嵌噴鍍（
inlay
）和電鍍接觸鍍層之間有兩個主要的不同點。 ：鑲嵌噴鍍使用鍛造材料，這樣使得其接觸鍍層的材料性能與電鍍材料的性能不一樣。第二，與電鍍相比其可用的材料範圍更廣。特別是貴金屬合金如
WE1(
其中金
69
﹪
-
銀
25%-
鈀
6%)
以及鈀
60%-
銀
40%
合金作為鑲嵌噴鍍（
inlay
）材料是不能用在電鍍過程中的。
錫和噴鍍層或鑲嵌層同樣用在電連接器中，但並不總是用作接觸界面。這些覆蓋材料通常是在接觸末端提供可焊接的表面。
3.1.3
熱浸
在電連接器運用中，熱浸僅用於錫和錫合金。在下面的討論中錫包括錫合金—在大多數情況下，指錫
60%-
鉛
40%
或
易熔的錫
-
鉛合金。熱浸包括將條形金屬通過熔融的錫溶液使其表面鍍上一層錫。其厚度控制是由不同的過程包括空氣刀（
air knives
）及空氣刷（
air wipers
）。典型的厚度，和厚度控制因此也由加工過程而定。
從一接觸界面的透視圖可以看出，熱浸和鑲嵌噴鍍或電鍍錫鍍層之間 區別是在熱浸過程中形成金屬間化合物。甚至在室溫下，銅
-
錫金屬間化合物形成的同時，如果不小心熱浸能產生大量金屬間化合物。過多的金屬間化合物不能提供可接受的接觸性能且對接觸的可焊接性能產生負面影響。 在熱浸的時候將會產生金屬間的厚度，為確保接觸表面是事實上是錫而非金屬間化合物，必須小心控制熱浸過程中金屬間化合物產生的厚度。
3.1.4
總結
採用三種方法將會在接觸鍍層的性能上產生不同的特性。電鍍鍍層通常比噴鍍鍍層更硬而延展性更差，很接近鍛造材料的性能。熱浸鍍層僅限用於錫和錫合金。
3.2
接觸鍍層材料
接觸鍍層將分兩類進行討論，貴金屬鍍層和普通金屬鍍層。貴金屬鍍層包括金和鈀及其合金材料。普通金屬鍍層包括錫和錫合金，銀和鎳。本節的討論從貴金屬鍍層開始。
3.2.1
貴重接觸鍍層
貴金屬接觸鍍層是一種系統，其中每個組件執行複雜的功能。為了理解對接觸鍍層的需求，必須理解組件間的相互作用。
貴金屬接觸鍍層包括塗在底層，通常是鎳表面的貴金屬表層。貴金屬表層厚度一般在
0.4
至
1.0
微米之間而其鎳底層厚度一般在
0.8
至
2.5
微米之間。現在也開始使用厚度小於
0.1
微米的金鍍層。如上所述，貴金屬表層的作用是提供一
(film free)
金屬接觸界面以確保所需要的金屬接觸界面。鎳底層是用於防止貴金屬表層大量的潛在性結構退化（
potential degradation mechanisms
），有些退化機理是源於接觸彈片的基材金屬，同時其它退化機理則是因為工作環境的影響。鎳底層的這些保護功能將在后節詳細討論。如前所述，最常用的貴金屬接觸鍍層材料是金、鈀或其合金。
金．金是一種理想的接觸鍍層材料，它不但具有相當優良的導電性能和導熱性能，而且幾乎在任何環境中，都有良好的抗腐蝕性。因為這些特性，金在要求高可靠性電連接器的使用中經常採用。但是金非常昂貴，因為該原因要考慮可替換的材料。關於金的替換性材料將在以後討論。
金合金．
金合金保持了純金的許多特性同時其價格卻比純金低的多。金合金的運用已得到了各種各樣的成功。成功的程度依賴於其熔合劑（
alloying agent
）的特性及電連接器預期的工作條件。合金處理將提高金的電阻係數及硬度和降低金的導熱性及抗腐蝕力。其總的效果（
net effect
）是電阻有微小的升高但在環境穩定性方面卻有潛在的重要降低。金硬度的提高使接觸鍍層的耐久性有了提高，但是，金合金的性能在一定範圍的運用上可以接受的，所以它們不斷地被利用。
Western Electric
發明的金合金
WE1
，是一種
69%
金—
25%
銀—
6%
鉑的鑲嵌噴鍍鍍層。
鈀．鈀也是一種貴金屬但是，除了硬度以外，其與上面所述的金的許多重要特性都不相同。與金相比，鈀有較高的電阻率，較低的導熱率，以及較差的抗腐蝕能力。除了活潑性，鈀還是聚合體形成的催化劑（
catalyst
），在有機水汽存在時，濃縮的有機水汽（
organic vapors
）通過摩擦運動集合在鈀表面。這樣的摩擦聚合體或棕色粉末（
brown powder
）會導致接觸阻抗增加。鈀的硬度比金要高，因此提高了鈀接觸鍍層的耐久性。鈀還有價格上的優勢所以已大量用於電連接器，尤其是柱狀端子（
post
）。但是大多數情況，鈀的表面還要鍍一層厚度大約為
0.1
微米的金（
a gold flash
）。
Whitley
，
Wei
和
Krumbein
對用金鈀鍍層代替金鍍層進行了討論。
鈀合金．有兩種鈀合金運用在電連接器上。 ，
80%
鈀—
20%
鎳的鈀鎳合金，一種可電鍍合金，通常其表面也要鍍一層薄金。第二，
60%
鈀—
40%
銀的鈀銀合金，它既用作接觸鍍層金屬也用作底層金屬，其表面通常也鍍一層薄純金，鈀銀合金是一種鑲嵌噴鍍材料。
合金處理對接觸阻抗的影響．合金通過兩種方式影響接觸阻抗。首先，它改變了接觸阻抗的初始值。其次更重要的是，它改變了環境中的穩定性（
environmental stability
）。下面的數據說明瞭這一點。軟金，硬金（金—鈷
0.1
），鈀，
80%
金—
20%
鈀金鈀合金及
80%
鈀—
20%
鎳的鈀鎳合金等接觸鍍層金屬在“可接受條件（
as-received
）”下其接觸阻抗隨接觸壓力的變化數據（如圖
3.3
所示）以及加熱到
250
度在空氣中保持
16
小時后的變化數據（如圖
3.4
所示）。
首先分析可接受條件下圖
3.3
中的數據。所有上述材料在接觸壓力作用下具有近似的接觸阻抗。該條件下這些材料的硬度、導電率及耐腐蝕性等方面差異都不明顯。在
100
克力作用下（典型的電連接器接觸壓力值），接觸阻抗大約在
0.6
至
2.0
毫歐之間變化。儘管這些變化是很明顯的，但所有這些數值對大多數電信連接器的運用而言都是可接受的。加熱后的數據（圖
3.4
所示）則顯然不同。
軟金、金鈀合金及鈀幾乎不受溫度影響。這些材料幾乎不形成氧化物或者沒有形成氧化物的傾向。實際上，在溫度輻射降低硬度
(H)
和電阻係數
(
ρ
)
過程中由於退火（
annealing
），阻抗值只有輕微的下降。硬度和電阻係數的下降對接觸阻抗的影響可以從公式
2.9
得知，將其重新整理為公式
(3.1)
：
Ｒ
c=k
ρ
(H/Fn)1/2
（
3.1
）
但鈀鎳合金及硬金卻表現出與之不同的特性，接觸阻抗顯著增加。在這兩種情況下，接觸阻抗的增加是因為表面氧化膜的形成。鈀鎳合金生成氧化物是因為合金中
20%
的鎳。硬金中氧化物的生成則是由於鈷硬化劑。鈷很容易生成氧化物，甚至鈷的含量很低
(
大約
0.1%)
，加熱到
250
度很快會生成氧化物。氧化物快速生成的機理是鈷元素在金中的擴散。由於鈷原子隨機分布在金原子矩陣中，無論何時鈷原子到達表面，它很快就被氧化並附着在合金表面。最終表面鈷的濃度遠遠高于其內部
0.1%
的名義含量值，鈷氧化膜即導致接觸阻抗的顯著升高。因為該原因，鈀合金很少用在溫度高于
125
度的環境中。
這個簡單的實驗清楚表明瞭貴金屬合金一個潛在的危險。金鈀合金沒有出現大的影響，如將要說明的，因為鈀也是或相對而言也是一種貴金屬。但金鎳合金，因為鎳強烈的氧化傾向，是一種非常不同的情況。合金的成份—特別是基材金屬成份—在反應性環境（
reactive environments
）中對接觸阻抗性能有很大的影響。
合成貴金屬接觸鍍層．
合成貴金屬接觸鍍層包括一厚度為
0.1
微米（
on the order of 0.1
μ
m in thickness
）薄金層，及覆蓋的以降低在腐蝕性環境中合金表面活性的反應性表面。在電連接器上，通常在鈀或鈀合金表面覆蓋一層薄金。金表面保持了金的貴金屬特性的優點。鈀或鈀合金作為一種貴金屬底層材料，其提供了大部分鍍層的指定厚度。這些利用
80%
鈀—
20%
鎳的鈀鎳合金及
60%
鈀—
40%
銀的鈀銀合金的金屬底層，由於與金相比鈀或鈀合金的價格低廉，其在電連接器上運用正在上升。
．小結．
總的來說，對貴金屬接觸鍍層而言，有必要保持鍍層金屬的貴金屬特性以防止外來因素對鍍層的腐蝕。如孔隙腐蝕，暴露基材金屬邊緣或磨痕的腐蝕，以及腐蝕的蔓延等。鎳底層對減少這些腐蝕的可能性是很重要的。另外，鎳底層提高了貴金屬接觸鍍層的耐久性。注意到兩件式電連接器的接觸鍍層，尤其是印製電路板上用於配合卡邊緣電連接器的襯墊，應具有相當的性能。
3.2.2
普通金屬鍍層
普通金屬鍍層與貴金屬鍍層的區別在於它們的表面通常存在表面膜。既然建立並保持金屬接觸界面是電連接器設計的一個目標，必須要考慮這些膜的存在。對普通金屬鍍層設計要求是保証配合時膜的移動和阻止以後膜的形成，主要通過它們確保接觸界面的穩定性。接觸正壓力與接觸幾何形狀，同電連接器配合時的插拔一樣，對含有膜的接觸表面也非常重要。
將討論三種普通金屬接觸鍍層：錫，銀和鎳。錫是最常用的普通金屬鍍層。銀鍍層有利於高電流接觸。鎳所知道的是限於作為高溫接觸鍍層。如前面所討論的，鎳作為貴金屬鍍層的底層非常重要。
錫及錫鉛合金鍍層．
本章中，詞‘錫’的運用打算包括廣氾運用在可分離接觸界面的
93%
錫—
7%
鉛合金。第二種合金，
60%
錫—
40%
鉛，主要用於焊接連接，本節將不作討論。
如第二章所討論的，錫作為可分離接觸界面的運用源於錫表面大量氧化膜在電連接器配合時可能會移動（
displaced
）。這種移動是困為錫與錫氧化物的硬度相差很大。
但是，連接器的運用過程中錫表面的再氧化是錫鍍層的主要退化機理。該機理，後面將要討論的，通常稱作摩損腐蝕。
銀接觸鍍層．
銀因為跟硫和氯反應產生表面膜而被作為普通金屬。硫化膜如果不破裂能在銀接觸時產生二極管的功能效果。電話機收發過程中的繼電器運用（
relay applications in telephony
）會受到這種影響而致使銀作為接觸鍍層的名聲很坏。但是應該注意到，這些運用都是低插拔或者無插拔（
low-or non-wiping
），從而使接觸界面對氧化膜非常敏感。電連接器配合時的插拔可減小這種敏感性。
銀的另一個特性限制了它的使用。它能夠移到接觸表面致使接觸間或印製電路板的襯墊產間發生短路（
shorts
）。
Krumbein
對移動過程提出了總的看法。
儘管銀的兩個性質，硫化物及移動，限制了銀作為接觸鍍層的運用，但是如上所述，這種問題只是產生在繼電器（尤其是無插拔繼電器）而不是電連接器的運用上。
典型的銀鍍層厚度從
3
μ
m
到
8
μ
m
。通常，與相同厚度的金相比，銀相對軟一些（
knoop 100
），這也與它作為接觸鍍層的耐久性相對應。銀表面的硫化膜也非常軟且容易破裂。注意到因為硫化物的形成銀不會經受磨損腐蝕是很重要的。氯化物與普通化合物不同其移動更加困難，因為氯化膜更硬且更粘附。包括硫化物與氯化物的腐蝕物的混合型膜可在有些環境里形成，這些膜非常堅固。但是在大多數條件下，銀表面膜通過配合時的摩擦容易破裂。
銀具有優良的導電性與導熱性及高電流時的抗冷焊力。這些特性使得銀成為優良的高電流接觸的可選材料，在這些運用中應該考慮銀接觸鍍層。
鎳接觸鍍層．
鎳鍍層因其表面緊帖的堅硬的氧化物而屬於普通金屬。鎳表面氧化物可以被破坏，但是需要很大壓力，因為鎳氧化物的厚度具有自我限制特性（大約為
100
納米），施加不到
1
伏的電壓即能電解。利用鎳的這種性能其可作為電極（
battery contact material
）。同錫相似，鎳也非常易受磨損腐蝕。
3.3
選擇可分離接觸界面的接觸鍍層的考慮
基於鍍層材料性能總的簡要看法，本討論選擇性考慮電連接器上的貴金屬鍍層與普通金屬鍍層。膜處理，配合時錶面膜的破坏以及避免以後膜的形成，對兩種不同鍍層的要求是不同的。對貴金屬而言，保持其貴金屬性以防止裸露的基材金屬受到腐蝕正是我們所需要的。從這個目的上來說作為底層的鎳的作用十分重要。而對錫鍍層而言，防止磨損腐蝕則是首要的。
3.3.1
貴金屬接觸鍍層系統的設計考慮
接觸表面被履貴金屬的存在，本身並不能保証
a film-free
表面。為防止能夠達到接觸表面的接觸彈片基材金屬的蔓延，金屬鍍層必須連續並且有足夠的厚度。貴金屬鍍層的中斷能導致基材金屬裸露部位的腐蝕。鍍層中斷可因整個製造和鍍層過程的不同原因而產生。多孔性（
porosity
）已經提到，接觸鍍層磨損是基材金屬裸露的另一原因。當然，多孔性與磨損非常不同，多孔性是製造問題而磨損則涉及到運用。無論是多孔性還是磨損原因，基材金屬的裸露是令人擔憂的（
of concern
），因為裸露的基材金屬在典型電連接器的工作環境中可能受到腐蝕。接觸彈片材料的基材金屬成份蔓延到金接觸表面能產生表面膜。正如將討論到的，減少基材金屬腐蝕的可能性是鎳底層的功能之一。
進一步詳細考慮多孔性。在電鍍過程的討論中，多孔性被描述為產生于電鍍金屬的運動（
kinetics
）。對金鍍層而言，典型的多孔性對鍍層厚度的曲線如圖
3.5
所示。當然，這些曲線的形狀及厚度同電鍍金屬特性及運用一樣依賴於端子加工過程。圖
3.5
說明瞭為什麼電鍍貴金屬接觸鍍層厚度一般從
0.4
到
1.0
微米的一個原因，鍍層厚度小於
0.4
微米，孔數增加很快。而鍍層厚度大於
1
微米，孔數很少，從運用觀點來看，其降低比率是微不足道的。
不必擔心孔隙的存在，因為孔隙的位置不會實質性影響金屬對金屬接觸面的產生。擔心的是如果孔隙暴露了基材金屬可能在孔的位置產生腐蝕。圖
3.6
對該腐蝕機理作了闡明。腐蝕物可充滿整個孔隙而且，更重要的是，如圖示的那樣，腐蝕物可從孔隙的位置移到鍍層的表面。隨着腐蝕物延伸到鍍層表面，如果端子接近另一端子，例如相互摩擦，很可能幹擾接觸界面的形成或減少既定接觸界面的接觸面積。
多孔性對電連接器性能的影響是有爭論的。根據剛才所述的機理，孔隙腐蝕可導致接觸阻抗的升高，但多孔標準及其工作環境的相互作用決定該性能的退化速度和退化程度。鎳底層對減少孔隙腐蝕可能性的作用將在后節討論。正如所預料的那樣，對處於混合流動氣體環境中小體系電連接器的重要研究顯示了電連接器性能隨多孔性的退化趨勢。但是並沒有一個臨界孔數標準。有許多高多孔性產品在預測最容易退化的環境里表現出良好的性能。後面將研究的電連接器中孔隙位置及其基座的屏蔽效果可以解釋這種現象。
接觸鍍層的磨損，如所提到的，也可能導致基材金屬的裸露。接觸鍍層的抵抗力，或耐久性決定于許多因素。包括：
．接觸正壓力
．配合間距
．接觸幾何形狀
．磨損機理
．接觸鍍層
為了本討論，我們僅考慮接觸鍍層的影響。其它因素對電連接器耐久性的影響將在第六章討論。
影響接觸磨損或耐久性的三個鍍層特性是：
（
1
）鍍層材料的硬度；
（
2
）鍍層材料的摩擦係數；
（
3
）鍍層厚度。
隨硬度的增大和摩擦係數的減少，在其它所列因素的聯合作用下鍍層的耐久性將會提高。耐久性也會因鍍層厚度的增加而提高。同厚度對多孔性的影響一樣，為既定的運用選擇適當的鍍層厚度也會影響接觸磨損或耐久性。至於材料的特性，須首先考慮硬度的影響。
電鍍的接觸金鍍層通常是硬金（
hard gold
），即金鍍層包含有硬化劑（
hardening agent
）。從根據
Antler
改編的圖
3.7
，可以看出與軟金（
soft gold
）或純金相比，硬金耐久性有了提高。但是，通過使用鎳底層，電連接器的耐久性有了更大提高。
鈷是最普通的硬化劑，但鎳也是很有效的。正如前面所討論的，硬化劑的可能負面影響包括提高了腐蝕敏感性，降低了導電性與導熱性及鍍層的延展性。
因硬化劑導致的延展性的降低也能影響電連接器耐久性能。兩種影響應同時加以考慮。延展性的降低能減少在既定壓力下接觸面積的增加，從而減少了粘附性磨損。但延展性降低能通過提高鍍層破碎及促進研磨性磨損而增加磨損。
鍍層的缺點，無論是多孔性還是磨損，因為它們位於可能發生腐蝕的裸露基材金屬上，是令人擔憂（
of concern
）的。如所提到的，鎳底層對減少這些腐蝕非常重要，下面將要討論到。
貴金屬鍍層中鎳底層的功能
․
貴金屬接觸鍍層系統中鎳具有以下幾方面優點：
．減少孔隙及缺陷位置的腐蝕（
pore and defect sites
）
．阻止腐蝕的移動
．減少基材金屬成份的蔓延
．增加延展性
我們將分別討論每個優點。
多孔性．
圖
3.8
基本表明瞭鎳在減少孔及缺陷位置發生腐蝕的可能性與效果。該圖也包括圖
3.6
圖示的沒有鎳底層的孔隙腐蝕說明。兩者間最重要的區別在於在孔位置處的裸露的鎳將形成可有效密封腐蝕孔隙的氧化膜。鎳氧化膜的厚度是有限制的，典型為的
100
納米，沒有填滿孔隙，更重要的是沒有移動。類似的效果在缺陷位置包括磨痕也會產生。這種孔密封機理的效果在高濃度氯的環境中因為降低了氯對鎳氧化物的影響就已經提出。但是，氯濃縮的必要性並沒有很好明確。在這些環境中廣氾的測試表明鎳底層對很大範圍的電連接器產品的優點。
圖
3.9
顯示了孔隙腐蝕對置於模擬工業暴露環境的流動的混合氣體（
flowing mixed gas FMG
）測試環境中金鍍層片（
coupon
）的影響。測試環境由十億分之几數量級（
parts-per-billion
）的氯，氫硫和氮的氧化物組成為主要污染物，加上溫度為
25
度的潮濕（濕度為
75%
）空氣。在孔隙週圍出現環狀腐蝕，結果腐蝕物出現圖
3.6
所示的腐蝕移動。這些腐蝕物的存在，當它們蔓延到接觸表面時，對接觸阻抗有很大的影響。
來自于
Geckle
的圖
3.10
，提供了一些有關腐蝕物移動過程特性的實例。這些數據來自暴露在上段所述
FMG
環境中的金
/
鈀
/
鎳
/
銅合金鍍層片，各層厚度分別為
0.1
、
1.5
、
2.5
微米。位於圖中間的縮微照片顯示了孔隙以及孔隙週圍的環狀腐蝕物。圖上面一系列
X
—光線圖顯示了孔隙通過所有層的延伸。因為金、鈀和鎳層中信號的缺少及沒有缺少的強烈的銅信號，孔隙的存在是顯而易見的。裸露的銅是腐蝕物產生的根源。顯示了主要腐蝕種類（
major corrosion species
）位置的更低的
X
—光線圖，暗示了氧氣主要停留在孔隙位置，氯可以輕微地移動，但硫腐蝕物明確侷限于環狀腐蝕物範圍內。移動種類（
species
）明顯包括銅
/
硫腐蝕物。
腐蝕移動．
圖
3.11
表明瞭一種評估腐蝕移動的實驗方法。在這種情形下的五種不同系統，自鍍有有益接觸鍍層系統的銅合金片（
coupon
）沖制（
stamped
）一圓盤形狀。沖制過程產生暴露的基材金屬邊緣，其在
FMG
暴露環境為可腐蝕位置，暴露后的腐蝕移動大致與上述描述相同。圖中插入的數據提供了暴露在
FMG
環境一定時間后腐蝕移動距離的實驗性數據。該數據揭示了兩種所關心的效果。
，注意到金表面腐蝕物的移動距離比鈀大，依次，鈀表面腐蝕物的移動距離比鎳大。
第二，鎳底層將金和鈀鍍層腐蝕物的移動距離減少了一半。
這兩種效果可以根據腐蝕物移動的運動學，以一種簡單但又關聯的方式加以簡明。基本的假設是腐蝕物在光潔表面擴散得很快，這種現象可能是因為表面張力的影響，類似于濕潤現象。腐蝕物在表面自由擴散以至於超出表面膜。光潔金表面不會產生氧化膜。鈀是一種催化劑（
catalytic
）材料，易於在其表面形成一層有機薄膜，且在測試環境里是反應性的（
reactive
），這一點將在後面章節討論。在測試的暴露環境里（
in the test exposure
），鈀表面很容易形成氧化膜。鎳，正如所提到的，也會形成一層表面氧化膜。在已知假設下，腐蝕物的移動符合數據所顯示的模式，腐蝕物在金表面擴散得最迅速，鈀次之，鎳最慢，這就解釋了上述所觀察到的在三種鍍層金屬上腐蝕物具有不同的擴散速度的原因。
第二次觀察，鎳底層上腐蝕物的移動距離僅為金底層的一半，是因為鎳阻礙了腐蝕物的擴散。在這種情況下，鎳底層就象銅合金與貴金屬鍍層之間的柵欄。雖然鎳能夠阻礙腐蝕物的擴散，但由於鎳層僅有幾微米厚，腐蝕物很容易穿透鎳層在金或鈀鍍層表面更快地擴散，在圖
3.11
所示特定的測試條件下，可以想象鎳底層的阻礙效果大約只有測試暴露環境的一半，這是簡單的但基本正確的對實驗數據的解釋。
圖
3.12
顯示了在與圖
3.11
採用的數據類似的測試暴露環境里腐蝕物在鍍有金∕鎳∕磷青銅鍍層金屬的沖制圓盤上的擴散。外邊緣的膜非常厚，且其擴散距離減少。表面上的亮點為探測點，其上接觸阻抗的測量以金作為探針，在邊緣位置，其阻抗值大於
2
奧姆，試驗預設的極限值成立。如圖
3.13
顯示的只有在接近底層中心時，纔會出現毫歐級的阻抗值。
鎳作為阻礙腐蝕物擴散對接觸界面的正面（
barrier normal to
）效果明顯受限於底層的厚度。但是，其側
面的阻礙（
lateral barrier
）是非常有效的。圖
3
．
14
提供了一個實例，所示端子完全鍍鎳且在其接觸面上局部（
selective
）鍍金。接觸下部（
the lower contact
）也得到附加的薄金（
gold flash
）鍍層（通常為
0.1
微米）。將端子置於同樣的工業環境中。薄金鍍層表面更有利於腐蝕物的擴散。當考慮到收容端子于基座（
housing
）的保留飛邊結構（
the retention lance
）的腐蝕區域是沖壓產生的形狀，這就是顯而易見的（
this is obvious when considering the corrosion around the area where the retention lance that holds the contact in the housing is stamped
）。沖壓成形區域的鍍層金屬覆蓋範圍（
plating coverage in the stamped area
）不完全是因為沖壓過程中剪斷處（
shear-break
）的粗糙度和這些凹陷處（
recesses
）不能被有效電鍍。這些區域鍍層金屬的欠缺導致基材金屬（銅合金）裸露，從而成為腐蝕源。腐蝕物在薄金接觸面很快地移動而它們在全部鎳鍍層表面的
