材料选择包括基体材料和镀层材料。
基体材料:
一般要求: 良好的导电性、足够的机械强度(屈服强度、抗拉强度)、良好的弹性(对弹性元件)、易加工性、耐腐蚀性、成本等。
影响:
导电性: 直接电阻。
机械强度与弹性: 决定了弹性元件在多次插拔后能否保持足够的接触压力及结构强度。
耐腐蚀性: 材料抗环境侵蚀的能力。
常用材料与对比:
铜及铜合金(如黄铜、青铜、铍铜): 导电性好,加工性好。
黄铜: 成本低,但弹性稍差,易应力松弛。
青铜(如锡青铜): 弹性优于黄铜,耐疲劳性好。
铍铜: 具有优异的弹性、强度、耐疲劳性和导电性,是制作高性能弹性接触件(如冠簧、线簧)的理想材料,但成本较高。
钢材: 用于外壳或需要高强度的结构件,导电性差,一般不直接做导电体。
镀层材料:
一般要求:
抗腐蚀和抗氧化: 保护基体材料不被氧化或腐蚀。
降低接触电阻: 一些贵金属镀层本身导电性极好且不易氧化。
提高耐磨性: 特别是对动态接触。
改善焊接性(如镀锡)。
常用镀层与对比:
金 (Gold): 化学性质非常稳定,几乎不氧化,导电性极佳,是最高可靠性连接的首选镀层。但成本高。常用于高端连接器、微弱信号连接器。
银 (Silver): 导电性比金还好,但易硫化变黑(硫化银仍有一定导电性)。成本低于金。
锡 (Tin) 或锡铅合金: 成本低,焊接性好,具有一定的抗腐蚀能力。但纯锡易产生“锡须”导致短路,且在低温下有“锡疫”风险。锡镀层相对较软,插拔时有一定“擦拭”清洁作用。
镍 (Nickel): 常作为金镀层的底层(阻挡层,防止铜向金层扩散),也用作耐磨、抗腐蚀镀层,但导电性不如金银。
镀层厚度: 太薄则保护作用和耐磨性不足,太厚则成本增加,且可能影响尺寸精度。