D O I: 10.19659/j.issn.l008-5300.2020.06.014
王旭敏，张正兵
(南京电子技术研宄所，江苏南京210039)
摘要：用于军用电子设备中铝和铝合金零部件表面处理的化学导电氧化膜，其表面接触电阻值及其测量方法 必须符合中华人民共和国电子行业军用标准SJ 20813—2002《铝和铝合金化学转换膜规范》的要求。为了解决 生产中导电氧化膜表面接触电阻的检验测量问题，文中采用标准规定的测量方法研制了导电氧化膜的表面接触 电阻測量装置，描述了測量装置的结构组成及工作原理，并对装置的测量稳定性进行了分析验证。结果表明， 该測量装置性能稳定，满足产品质量检验需求。
关键词：铝及铝合金；导电氧化膜；接触电阻；化学转换膜中图分类号：TM 934.1 文献标识码：A 文章编号：1008-5300(2020)06-0058-03
A D ev ice to M easure C on tact R esistan ce o f C on d u ctive O xide Film
on A lum inum A lloy
W ANG X um in, ZHANG Zhengbing
{Nanjing Research Institute of Electronics Technology , Nanjing 210039, China )
A bstract: The surface contact resistance value and measurement method of chemical conductive oxide film
used for surface treatment of aluminum and aluminum alloys parts in military electronic equipment must comply with the provisions of military standard of electronic industry of the People's Republic of China SJ 20813—2002 Specification for Chemical Conversion Film on Aluminum and Aluminum Alloys . A measuring
device for the surface contact resistance of conductive oxide film is developed with the standard measurement method in this paper in order to solve the test and measurement problem of the surface contact resistance of conductive oxide film in production . The structure and work principle of the measuring device are described and the measurement stability of the device is analyzed and verified . The result shows that the performance of the measuring device is stable and meets the requirements of product quality inspection .K ey words: aluminum and aluminum alloys ; conductive oxide film ; contact resistance ; chemical
conversion film
引言
为了满足电磁兼容性和耐蚀性的要求，用于电子 设备的由铝及铝合金材料制造的零部件表面采用化学 导电氧化膜处理，其表面接触电阻值是受控指标，在 生产过程中通过测量样件的表面接触电阻来检验零件 导电氧化膜的质量。表面接触电阻测量值与测量方法 相关，军用电子设备需符合中华人民共和国电子行业 军用标准SJ 20813—2002《铝和铝合金化学转换膜规 范》中的测量方法及测量结果。目前接触电阻测量装 置的研究多见于触点材料。本文在前人研究的基础上 设计了一种导电氧化膜表面接触电阻测量装置，并对 装置的测量稳定性进行了验证分析。结果表明该测量
装置性能稳定，测量结果可靠。该研究解决了导电氧
化膜接触电阻的生产检验问题，也为类似结构的优化 设计提供了可信的技术支持。
1测量方法及装置组成
接触电阻测量方法见图1。样板置于2个测试电 极之间，给面积*5为6.45 cm 2的电极加上满足接触 压力1.4 M Pa 的压力后，通过微欧计读出电阻值[1]。 P = 1.4 MPa
样板
上电极 S = 6.45 cm 2下电极
彩铅芯图1接触电阻测量方法
*收稿日期：2020-10-13第36卷第6期 电4机滅，打
2020 年 12 月
E le c tro -M ech an ical E n g in eerin g •制造工艺.
微
欧计
• 58 •
第36卷第6期王旭敏，等：一种铝合金导电氧化膜接触电阻测量装置-制造工艺•
上电极截面积为6.45 cm2，下电极比上电极略 大，电极接触面粗糙度应不大于用100号金相砂纸打 磨
后的表面粗糙度，电极上下表面接触后接触表面应 满足不透光要求。在标准电极压力尸= 1.4 M Pa时，合格类型3的化学转换膜的接触电阻应不大于5 mO，在168 h盐雾试验后，电阻值应不大于10
氧化膜接触电阻测量装置的结构组成如图2所 示。采用气动驱动，气动原理如图3所示。
]■精密压力表
i精密减压阀
直线导轨
液压缓冲器
过滤减压阀
图3气动原理图
气缸驱动上下电极的开合。上电极与驱动气缸、直线导轨的滑块和液压缓冲器相连，下电极通过力传 感器固定在底座上，通过控制气缸进气压力实现额定 的电极压紧力，同时通过力传感器及配套的数显表来 测量实际压紧力[2]。直线导轨实现上下电极的平行节流调速阀调节。过滤减压阀的型号为FEST
O LFR-1/4-D-M INI(A)，精密减压阀的型号为FESTO MS6-LRP-l/4-D5-A8M Cs]，气缸直径为 63 mm。要实现P = 1.4 M Pa[1]，那么测量时电极 压力 F= (1.4 x106)x(6.45 x10_4) =903 N。当气体压力为0.29 M Pa时，气缸推力为903 N。
测试前将过滤减压阀压力调节为0.5 MPa，将精 密减压阀压力调节为0.29 M Pa左右，将调速阀调到 最小。手动换向阀，使气缸动作，调节调速阀，使两 电极缓慢接触，根据数显压力表示值再一次调整精 密减压阀，使数显值为903 N。此时，将2个电极与 微欧计连接起来，读出此时的电阻值丑。。打开电极，置入测试样板，并按图1所示将样件连接起来，闭合电极，测得电阻值i i i。实际样件的氧化膜电阻值 i?=—i?〇。
2装置测量稳定性研究
影响测量稳定性的因素有测试压力、电极接触面 的平面度及粗糙度、两电极接触面的平行度以及微欧 计的准确性。施力装置能否提供稳定的可控制的接触 压力是决定测试是否精确的关键，同时施力装置还要 避免在加力过程中出现冲击样品的现象。施力的精 度、稳定性及运动缓冲己通过气路及结构实现，两电 极接触面的平行度通过直线导轨来保证，电极接触面 的平面度及粗糙度通过零件加工和装配实现。采用计 量合格期内的微欧计测得的测量值是准确的。
综上所述，从设计原理上讲，该测量装置满足测 量稳定性要求。但在实际生产中，存在制造装配误
差，所以本文对该电阻测量装置实际测量值的稳定性 进行了研究。
为了研究实际使用中测量装置的测量稳定性，对 现有的3台装置进行了测量数据分析验证。
试验前将3台装置的电极接触压力统一设定为
接触，为防止电极接触样板时产生冲击力，一方面在 气路上采用节流调速阀调节气缸活塞杆的运动速度, 使上电极缓慢接触样板；另一方面通过液压缓冲器确 保电极无冲击接触[3]。电极为圆柱形，上电极直径 为2.866 cm，下电极直径为3 cm，电极材料为HT62 黄铜。
为了实现上下测量电极稳定的接触压力[3_4]，气路中采用过滤减压阀和精密减压阀组合来提高 气压稳定性。压缩空气经过过滤减压阀后再经过 精密减压阀获得稳定的压力，由手动换向阀控制 气缸活塞杆的伸缩，气缸活塞杆的伸出速度通过903 N，并分别按A,B,C编号。为了验证测量数 据，采用厚2 m m的6061-T6制作了 10块如图4所 示的样件，并按1一 10编号。样件处理前对表面进行 等厚度抛光处理，同时每一块试件根据电极大小均分 为27个测量区域，A装置测量1一9区域，B装置测 量10_18区域，C装置测量19一27区域。因对同一 点进行反复测量会导致导电膜破损，从而影响测量 值，因此每点只测量一次。测量时保持工件静置贴合 在下电极表面，读取微欧计数值时不能触碰或移动工 件（此要求对测量值影响很大）。本次测试试件没有 经过168 h的盐雾试验。
•
59 •
•制造工艺•
电4机块
，I f
2020年12月
一试件4 一试件5 ■试件6 一试件7 一试件8 —试件9 —试件10
— C 'J C O 寸 1050 卜 OOCIO *—
中药提取卜 00C 5〇»~<CNCd «O：O 卜
测量点
束胸衣
图5各测试件测量值分布
刷式密封
在理论上，若同一批样件上面的氧化膜结构基本 一致，那么接触电阻值的变化趋势也应该基本一致。 对于同一测量点，10个样件的测量值是收敛的，同时 10个样件27个测量点的测量值变化趋势是一致的。图6为各装置测量均值分布图。从图6可以看出, 3台装置测量均值变化趋势基本一致，说明3台测量 装置测量的数据符合实际情况。
图6装置测量均值分布图
表1为测量值均值数据汇总表。A 装置测得该批
试件所有值的均值为2.044 m fi ，B 装置测得该批试 件所有值的均值为1.844 mQ ，C 装置测得该批试件 所有值的均值为2.668 m fi , B 装置测量均值略偏小。
表1
ito粉
测量值均值表
试件A 装置
B 装置
C 装置
均值1
2.37
1.95
2.75 2.362 2.21 1.86 2.88 2.323 1.93 2.02 2.99 2.314 1.91 1.66 2.89 2.155 2.50 1.97
3.00 2.496 1.88 1.74 2.60 2.077 1.64 1.66 2.04 1.788 2.11 1.88 2.17 2.059 1.80 1.80 2.52 2.0410
2.09
1.90
2.84
2.28
A 装置测得10件测试件的均值在1.64 至 2.5m O 范围内波动（差值为0.86m fi ),
B 装置测 得10件测试件的均值在1.66 至2.02 范围 内波动（差值为0.36 mD )，
C 装置测得10件测试 件的均值在2.04 m fi 至3 m
D 范围内波动（差值为 0.96 mQ ), B 装置测试数值差值小。对电极的表面 粗糙度和重合度进行检查，发现B 装置两个电极重 叠后有些透光，说明两个电极不平行，测量时两个 电极与样板的接触压强增大，
测量值变小。重新研 磨电极表面，消除透光后，新一轮测试均值波动范 围为A 装置1.65〜2.35 mQ (差值为0.7 mQ ), B 装置1.66〜2.41 mQ (差值为0.75 mD ), C 装置 1.69〜2.45 mf 2 (差值为0.76 m fi )，测量误差得至I J
改善。
3结束语
接触电阻值受试件的表面粗糙度（加工误差及测 试过程中的灰尘）、接触电极的平面度、接触压力的 误差和人为因素（样件是手工放置到下电极上面的, 在电极闭合过程中很难保持样件与下电极贴平且稳 定）影响，因此无法保证测得值具有很好的一致性, 各仪器测得的测试件相邻点的接触电阻值也相差较 大。但从3台装置的测试均值看，此测量装置能够反 映铝表面导电氧化膜接触电阻的阻值范围。为了提高 测试结果的一致性，应定期检查每台测量装置的电极 光洁度和重合度，每次测试前清洁电极表面。
该测量装置己用于产品生产质量检验，经其检验 合格的铝合金导电氧化膜在产品使用中未曾引发任何 问题。但该测量装置只是解决了生产检验问题，以手 工操作为主，采用分体结构形式，测量电阻时需外接 微欧计，且需手工统计测量数据，工作时需要电源和 气源，携带和操作方便性不佳。对其进行便携式一体 化、信息化设计是下一步需要解决的问题。
(下转第64页)
27 26252423222120 19oc 4C O
:1
18
17
161514131211 10■^r
9 | 8
7
6
5
4
3
2
1385
35 35
图4铝板导电氧化试件
图5为试件测量值分布图。从图5可知，测量值
分布在1 至4.5 之间。SJ 20813—2002规定 小于5
的为合格，因此3台电阻测量装置的测试
结果都说明氧化膜的接触电阻满足要求。
—试件1 -试件2 -试件3
3.2.2.1.1.0
.
G S /域 _«
•
60 •
•制造工艺•电4机块，打2020年12月
6)焊接前，要设置合理的预热温度，要综合考 虑零件材料和镀层的耐温性。
本文针对某大电流高热容量汇流板的通孔透锡率 进行了比较全面的工艺研宄，解决了产品实际需求, 对电子设备软钎焊接工艺具有一定的普适性指导意 义。但本研宄所针对的对象和焊接方法还有必要进一 步深入，在焊接手段的实现上，除了采用波峰焊接设 备之外，还需探索别的实现手段，多层叠加印制板焊 接厚度的极限等问题还需要进一步的研究。
参考文献
[1]李佳宾，白邈，杨京伟，等.通孔器件引脚与过孔间距对
焊点透锡的影响分析[J].航天制造技术，2016, 10(5):
41-43.
[2]贾忠中.波峰焊接常见不良情况及改进措施[J].电子工
艺技术，2019, 40(2): 120-124.
[3]孙德松.平基底DI P元件波峰焊气孔不良的研宄[J].电
子工艺技术，2018, 39(6):-354
[4]王晓敏，史建卫，杨翼丰，等.无铅波峰焊不同板厚通孔
焊点的填充性研究[J].电子工业专用设备，2008(10): 36-42, 60.
[5]焦超锋，任康，姜红明，等.通孔元器件引脚断裂分析[J].
电子机械工程，2011，27(1): 15-18.
孙东梅女，1977年生，工程师，主要从事电子装 联和汇流环制造工艺研究与设计工作。
(上接第53页）
loading[J]. International Journal of Impact Engineering, 2015, 75: 40-52.
[13] TSAI S W, WU E M. A general theory of strength for
anisotropic materials [J]. Journal of Composite Materials, 1971, 5(1): 58-80.
[14] GOL' DENBLAT, KOPNOV V A. Strength of glass re
inforced plastic in the complex stress state [J]. Polymer Mechanics, 1966，1(2): 54-59.[15] DANIEL I M, ISHAI O. Engineering Mechanics of Com
posite Materials [M] . New York: Oxford University Press, 1995.
[16]周磊，黎大胜，侯锐钢.铺层结构对树脂基复合材料层
间剪切强度影响的研宄[J].玻璃钢/复合材料，2016(9): 44-48.
马玉钦男，1986年生，博士，硕士生导师，讲 师，主要研究方向为先进材料成型与制造技术。
(上接第60页）
参考文献
[1] SJ 20813—2002铝和铝合金化学转换膜规范[S].北京:
中国电子技术标准化研宄所，2002.
[2] 任万滨.新型触点材料接触电阻自动测量系统的研究[J].
电工材料，2013(4): 39-42.
[3] 韩萌.接触电阻测试稳定性研宄[J].中国高新技术企业，
2011(9): 41-42.
[4] 王珩.触点材料接触电阻测试方法研究综述[J].电器与
能效管理技术，2018(23): 1-6.
金属包覆垫片[5]余方方.气动精密减压阀开发现状及研宂方法探讨[J].液
压气动与密封，2013(8): 1-2.
王旭敏男，1966年生，高级工程师，主要从事 工装和非标设备设计工作。
张正兵男，1983年生，高级工程师，主要从事 特种装备结构设计工作。
'卜•令
欢迎投稿，期刊网站：www.dzjxgc
邮箱：**************，：************• 64 ■
