中心議題：

• 宇航用電連接器的選材質量要求
• 宇航用電連接器主要零件材料選用
• 宇航用電連接器材料的可靠性篩選試驗

hangtiandianlianjieqijiqizujianshihangtianxitonggongchengzhongyaodepeitaojiekouyuanjian，xiangdangyuhangtianfeixingqidexueyexunhuanheshenjingxitong。sanbuzaigegexitonghebuwei，fuzezhexinhaohenengliangdechuanshu。

由電連接器互連組成各種電路
，從高頻到低頻

、從圓形到矩形、從通過上百安培的大電流連接器到通過微弱信號的高密度連接器、從普通印製板連接器到快速分離、脫tuo落luo等deng特te種zhong連lian接jie器qi，幾ji乎hu所suo有you類lei型xing品pin種zhong的de連lian接jie器qi在zai航hang天tian係xi統tong工gong程cheng中zhong，都dou得de到dao了le大da量liang應ying用yong。舉ju世shi矚zhu目mu的de神shen舟zhou飛fei船chuan僅jin推tui進jin艙cang和he電dian源yuan係xi統tong就jiu使shi用yong了le各ge類lei連lian接jie器qi500多套。其連接好不好，直接關係到整個係統的安全可靠運行。

神七宇航員出艙行走成功是我國航天發展史上新的裏程碑，它標誌著我國己進入“天宮”空間實驗室研製階段。下一步空間實驗室研製所需的宇航級電連接器，不同於一般戰略、戰術導彈或地麵設備用航天電連接器。它必須經受真空、輻照
、臭氧和溫度交變等十分複雜嚴苛的空間環境。

為經受真空、輻照
、原子氧和溫度交變等十分複雜的空間環境，對宇航用電連接器設計材料選用提出的許多特殊要求。為驗證宇宙飛船、空間站上設計所選用的電連接器材料能否經受得往真空、輻照
、臭氧等苛嚴特殊的環境條件，宇航級電連接器產品鑒定試驗或周期試驗時，必需進行一係列的材料高真空、臭氧暴露、抗輻照
、水解穩定性、撞擊
、可燃性
、氣味和毒性等可靠性篩選試驗。

目前我國還沒有製定專門的宇航用電連接器標準，基本上都是按國軍標生產驗收。即使少數國軍標(如GJB599)中提到宇航級電連接器類型和要求
，也沒有規定宇航級電連接器應具有的全部性能(如輻射
、臭氧等)。若ruo按an這zhe些xie標biao準zhun生sheng產chan驗yan收shou電dian連lian接jie器qi用yong於yu空kong間jian實shi驗yan室shi關guan鍵jian部bu位wei，無wu疑yi會hui降jiang低di宇yu航hang係xi統tong整zheng體ti可ke靠kao性xing。用yong戶hu在zai實shi際ji應ying用yong中zhong為wei提ti高gao宇yu航hang用yong電dian連lian接jie器qi可ke靠kao性xing，隻zhi得de用yong補bu充chong協xie議yi方fang式shi對dui宇yu航hang用yong電dian連lian接jie器qi增zeng加jia真zhen空kong釋shi氣qi、輻射、臭氧等試驗。但因各單位考核方法不一，使得我國宇航用電連接器水平不一，限製了研製、生產和使用。因此急需對宇航級電連接器，特別是材料選用進行分析研究。

1 宇航用電連接器的選材質量要求

1) 滿足零件功能要求

接觸件選材應以性能為依據。必須保證插合後接觸可靠。殼體材料首先要保證設計強度和剛度要求,同時還應滿足成型工藝要求。絕緣體材料必須具有優良的電氣性 能和作為結構件所需的機械性能。對於起定位、鎖緊和屏蔽等功能的卡爪、彈簧爪 和卡環等關鍵彈性零件,則應選用具有可靠彈性性能的材料。

2）質量輕

質量是宇航係統工程對電連接器各種基本要求之一，選用高比強度、高比剛度材 料
，可節省燃料、增加有效載荷，減少發 射宇航飛行器的成本。采用複合材料金屬化殼體的電連接器比鋁合金殼體的電連接器質量可大大減輕。SAC複合材料圓形電連接器比同類鋁合金殼體電連接器質量輕45%

3）耐環境

由於受真空、輻照、原子氧和溫度衝擊的影響, 宇航用電連接器禁止使用鋰、鎂、汞、純錫等材料及有放射性的材料；金屬材料應是耐腐蝕的
，或者應采用電鍍 或進行耐腐蝕處理。不相容金屬在接觸中使用，特別是黃銅
、銅(tong)或(huo)鋼(gang)與(yu)鋁(lv)或(huo)鋁(lv)合(he)金(jin)接(jie)觸(chu)
，往(wang)往(wang)會(hui)引(yin)起(qi)活(huo)性(xing)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)，故(gu)是(shi)不(bu)允(yun)許(xu)的(de)。但(dan)允(yun)許(xu)不(bu)相(xiang)容(rong)基(ji)體(ti)金(jin)屬(shu)進(jin)行(xing)塗(tu)覆(fu)以(yi)提(ti)供(gong)相(xiang)容(rong)的(de)或(huo)合(he)適(shi)的(de)鄰(lin)接(jie)表(biao)麵(mian)。不(bu)相(xiang) 容金屬之間合適的絕緣材料隔開使用也是允許的。

禁止使用真空下有害氣體釋放的非金屬材料
，一般均不選用PVC塑料；考慮輻射對非金屬材料的損害, 連接器的各個非金屬零件應選用經試驗考核通過的輻射絕緣材料；真空環境中質量損失小
，有足夠的強度，環境適應性，耐熱性、耐腐蝕性和耐 黴菌應符合要求。考慮到航天飛行器的安全, 連接器應選用無毒和阻燃的,或燃燒時能迅速自熄,且很少產生煙霧材料。

4) 滿足特殊要求

宇航用電連接器除要求重量輕、體積小、長壽命
、高可靠外，必須保證連接器長期貯存後在 衝擊
、振動、溫度交變

、真空排氣
、輻射
、氧化
、 等離子氣體等複雜特殊的航天環境中仍能可靠使用。

對航天器非金屬材料空間出氣汙染性能判斷和相應的材料篩選。一般要求被測材料在空間真空環境下的總質量損失(TML)平均值不大於1%,收集到的可凝揮發物平均值不大於0.1%。超出上述規定的材料不得用於航天器。用於飛船生命保障係統的連接器應阻燃無毒，無異味。

5) 高壽命

航(hang)天(tian)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)長(chang)壽(shou)命(ming)是(shi)指(zhi)在(zai)規(gui)定(ding)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)下(xia)，在(zai)額(e)定(ding)值(zhi)範(fan)圍(wei)內(nei)，其(qi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)達(da)到(dao)較(jiao)長(chang)的(de)年(nian)限(xian)。如(ru)按(an)航(hang)天(tian)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)貯(zhu)存(cun)和(he)超(chao)期(qi)複(fu)驗(yan)規(gui)定(ding)；在中等環境溫濕度控製的庫房內，連接器可貯存8年。在使用中，經安裝、調試、試驗後隨衛星上天完成運行壽命的過程約需10年以上，故必須考慮長期貯存後的電連接器在運載火箭飛行段的動力學環境與空間輻射環境中工作的可靠性。
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6) 良好的工藝成型性能

在滿足設計預定的零件功能要求之同時,必須考慮材料的工藝性能,應盡可能選用適合於成熟生產工藝
、效率高和相對成本低的材料。

例如宇航用電連接器標準規定；壓(ya)接(jie)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)安(an)裝(zhuang)板(ban)中(zhong)的(de)接(jie)觸(chu)件(jian)固(gu)定(ding)卡(ka)爪(zhao)應(ying)能(neng)保(bao)持(chi)在(zai)硬(ying)質(zhi)絕(jue)緣(yuan)安(an)裝(zhuang)板(ban)中(zhong)

，應(ying)能(neng)固(gu)定(ding)接(jie)觸(chu)件(jian)並(bing)符(fu)合(he)標(biao)準(zhun)規(gui)定(ding)的(de)接(jie)觸(chu)件(jian)固(gu)定(ding)性(xing)要(yao)求(qiu)。目(mu)前(qian)一(yi)種(zhong)與(yu)絕(jue)緣(yuan)安(an)裝(zhuang)板(ban)材(cai)料(liao)一(yi)體(ti)化(hua)的(de)卡(ka)爪(zhao)精(jing)密(mi)注(zhu)塑(su)新(xin)工(gong)藝(yi)
，正(zheng)在(zai)逐(zhu)步(bu)替(ti)代(dai)原(yuan)卡(ka)爪(zhao)采(cai)用(yong)鈹(pi)青(qing)銅(tong)帶(dai)衝(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)再(zai)嵌(qian)入(ru)硬(ying)質(zhi)絕(jue)緣(yuan)安(an)裝(zhuang)板(ban)中(zhong)的(de)老(lao)工(gong)藝(yi)。

2 宇航用電連接器主要零件材料選用

G類：宇航級
牆式和螺母安裝固定電連接器和自由端電連接器，外殼為鋁合金導電鍍層。

H類：宇航級
氣密封固定電連接器，鈍化不鏽鋼外殼。

M類：耐環境耐蝕的複合材料化學鍍鎳導電外殼。

上述三類電連接器工作溫度均為-65℃～200℃。

J類：耐環境耐蝕的複合材料鍍鎘成軍綠色導電外殼。電連接器工作溫度為-65℃～175℃。

1）接觸件

G類、J類和Mleiyuhangyongdianlianjieqiyibanjunxuanyongpiqingtongzhizuojiechujian
，yinpiqingtongjuyoubiyibanqingtonghehuangtonggenggaodeqiangdushuiping。piqingtongjiechujianchengshougaoyinglishinengwuqufubianxinghuoduanlie,維持長期的高應力狀態而不鬆弛,在有限的空間內能提供最大的力。並且具有高的導電率和導熱率、優良的抗腐蝕性、良好的工藝性能。退火或冷軋狀態帶材任何方向都能衝壓成形。鈹青銅材料隨冷作硬化程度的不同,規格直徑越細,強度越高,而塑性下降。冷作硬化狀態比退火狀態強度高,經時效硬化熱處理後可進一步提高強度。

對於宇航用毫微米連接器，也有用金合金製作接觸件。例如Clenain毫微米連接器接觸件間距僅0.635mm
，使用ASTM-B-417和ASTM-B-541guizhongdejinhejinzhizuojiaoxianshidanxingchazhenhechakong。jiejuelezaihaoweimichazhenhechakongshangshiyongjinshuducengsuochanshengdedianzuheqinshidengwenti。tebieshiyongyuyuhangyuanshengmingbaozhangxitongdengyangedekongjianhuanjing。

H類宇航級電連接器接觸件選用52鎳鐵合金或等效材料，以保證和玻璃燒結絕緣體有良好的熔接浸潤界麵，保證熱應力作用下良好的尺寸穩定性和氣密性。

2）絕緣體

G類
、J類和M類宇航用電連接器常選用纖維增強熱塑性聚酯樹脂製作絕緣體。該材料熱撓曲溫度高、剛度大、吸水率低、尺寸穩定
、自熄性和優良的電性能。具有玻璃纖維增強尼龍相同高的熱撓曲溫度,但dan沒mei有you玻bo璃li纖xian維wei增zeng強qiang尼ni龍long的de高gao吸xi水shui性xing和he尺chi寸cun穩wen定ding性xing差cha等deng缺que點dian。熱re塑su性xing聚ju酯zhi樹shu脂zhi的de電dian性xing能neng不bu受shou長chang期qi濕shi氣qi暴bao露lu的de影ying響xiang。玻bo璃li纖xian維wei增zeng強qiang熱re塑su性xing聚ju酯zhi樹shu脂zhi的de優you點dian在zai於yu能neng保bao持chi介jie電dian強qiang度du、尺寸穩定性和抗蠕變性。聚苯醚樹脂密度低,具有較大範圍的耐溫能力
、高度的尺寸穩定性,突出的水解穩定性和優良的機械性能,非常適合作為宇航用電連接器的絕緣體材料。

H類宇航級電連接器常選用針座用燒結玻璃材料，孔座用燒結玻璃密封或硬質絕緣材料
；燒結玻璃絕緣體材料與低膨脹合金殼體材料具有較低的膨脹係數，在熱應力作用下能保證尺寸穩定和良好的氣密性。

3）殼體

G類宇航級電連接器殼體按成型方法不同,可選用硬鋁板(棒)機械加工或用鍛鋁冷擠壓成型。冷擠壓成型方法生產效率較高
、 成本較低。殼體常用材料為硬鋁(LY12)和鍛鋁(LD2) (LD10)等牌號。

H類宇航級氣密封固定電連接器殼體可選用1Cr18Ni9Ti不鏽鋼棒或4J29低膨脹合金棒車製。以保證與玻璃絕緣體燒結後
，具有較低的膨脹係數，在熱應力作用下能保證尺寸穩定和良好的氣密性。

采用複合材料有質量輕、強度高、耐腐蝕等優點。J類和M類宇航用電連接器選用複合材料(有或無增強纖維的耐腐蝕高性能樹脂) 製(zhi)作(zuo)殼(ke)體(ti)，有(you)足(zu)夠(gou)強(qiang)度(du)和(he)環(huan)境(jing)適(shi)應(ying)性(xing)。用(yong)高(gao)強(qiang)度(du)工(gong)程(cheng)塑(su)料(liao)代(dai)替(ti)金(jin)屬(shu)製(zhi)作(zuo)連(lian)接(jie)器(qi)外(wai)殼(ke)
，表(biao)麵(mian)再(zai)金(jin)屬(shu)化(hua)，有(you)效(xiao)介(jie)決(jue)了(le)宇(yu)航(hang)用(yong)連(lian)接(jie)器(qi)防(fang)腐(fu)蝕(shi)問(wen)題(ti)。

4）彈性零件

起鎖緊定位功能彈簧爪、卡環

、卡釘等關鍵彈性零件,ru。changxuanyongjingrechulidepiqingtonghuobuxiugangzhizuo。lingjiancailiaoxingnengshifoufuhebiaozhunfeichangzhongyao。bushaolianjieqishixiaoshiyoudanxinglingjianshixiaoyinqide。erdanxinglingjianshixiaoyuanyinwangwangshiyouyucailiaozhiliangwenti。

5）橡膠零件

密封圈、封線體及界麵密封墊采用矽橡膠、氟矽橡膠或耐油橡膠等製作
，矽橡膠RTV一般具有優良的熱和化學穩定性，且在極寬的溫度範圍 內有高而較恒定的柔軟性。
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6）灌封材料

如果尾端的封線體的結構不能與外殼體內壁之間完全緊密接觸，則絕緣體與外殼體之間 形成的間隙要采用符合規定的矽橡膠RTV或等效材料給以填充。

7）鍍層材料

殼體、接觸件等零件
，為保證常閉合狀態下低電平電路接觸件能可靠工作,對表麵均需進行電鍍。宇航用電連接器禁止采用底層鍍銀的電鍍工藝
，禁止采用表麵鍍鋅工藝。

G類宇航級電連接器殼體和尾部附件按相應塗覆標準規定化學鍍鎳
，導電的，應能耐受48h鹽霧試驗。允許使用適當的底鍍層。

H類宇航級電連接器不鏽鋼殼體和尾部附件鈍化處理
，且表麵層導電。

J類適當底鍍層上鍍鎘，可經受2000h 鹽霧試驗，表麵導電。

M類適當底鍍層上化學鍍鎳，也可經受2000h鹽霧試驗
，表麵導電。

由於鍍金接觸件具有優良的耐蝕、耐磨性能和低的接觸電阻,鍍金層對氧幾乎不吸附。電連接器接觸件表麵鍍金是防止腐蝕 導致接觸電阻升高的重要保證。高質量的 鍍金層不僅取決於厚度，還取決於鍍層是 否具有牢固的與基體材料的結合力

、耐磨 損和低的孔隙率。故鍍金接觸件廣泛應用 於可靠性要求高的宇航級電連接器。宇航 級電連接器技術標準中通常都規定；鍍金 層厚度應大於1.27μm。

3 宇航用電連接器材料的可靠性篩選試驗

宇航電連接器技術標準中通常都規定；宇航用電連接器的全部材料

，在產品鑒定 試驗時需進行高真空(真空釋氣、真空烘烤

、真空溫升) 、臭氧暴露和抗輻照等環境試驗。用於外殼、連接帽、鎖緊螺母和絕緣體等零件的複合材料或高性能樹脂還需進行水 解穩定性和撞擊等試驗。宇航級柔軟和半硬電纜用高可靠射頻同軸連接器產品鑒定試驗時需進行可燃性、氣味和毒性（廢氣）等試驗。

3.1高真空環境試驗

3.1.1 釋氣試驗

在低壓下

，當未反應的添加劑、填充或封裝材料、矽橡膠密封墊
、雜質、吸收的氣體或 潮氣蒸發時，會出現釋氣，它冷凝到器件表麵 引起性能下降。釋氣材料也可能變得更硬或更 脆。對於可居住的環境，釋出的有害氣體還可 能影響人的生命安全。為防止釋氣
，宇航用的電連接器或可能會釋氣的部件必須進行釋氣(烘幹)處理。電連接器中使用的所有材料失重應不大於1.0%，可收集的揮發冷凝物質應不大於0.1%。

3.1.2 真空烘烤試驗

壓接式樣品為不帶接觸件的連接器或固定式電連接器放在真空箱裏。真空箱壓力 低於1.33×10-3pa，溫度125℃
，烘烤24h。

試驗結束後應檢查外觀符合規定要求：

1）按產品相應規範規定檢查連接器標誌， 應完整、正確、牢固、清晰，位置正確；

2）電連接器的零部件、附件應齊套、正確，應符合產品相應規範的規定；

3) 外殼內、外表麵應無劃傷、壓痕、毛刺、裂紋、鏽蝕和其它影響機械或電性能的損 傷
，塗層應光潔、色澤均勻，無氣泡
、起皮
、 漏鍍、汙跡；應無可見多餘物

；

4) 鍍金接觸件色澤為金黃色，鍍層應均勻光亮、整齊不變形，無起皮、漏鍍和鏽斑
；

5) 絕緣體表麵應平整、色澤均勻、無氣泡
、無裂紋、無缺損

；密封電連接器的玻璃燒結 絕緣體應無放射狀裂紋。

3.1.3真空溫升試驗

試驗時,應將常有導線並貼上熱敏電阻器的組裝好的連接器安裝在試驗箱內並使 箱中壓力降至1.33×10-3pa，且保持2h。並連續施加於每種號碼的接觸件上一規定 電流值(規定值=額定電負載×多芯接觸件電流下降率0.64(真空下降率))
，連續加電2h，測量電連接器的溫升應小於45 ℃。

3.2 臭氧暴露試驗

宇航環境中，大氧中的臭氧、飛行器內的自由氧原子因飛行器高速運行而高速撞擊， 會使氧化過程加快。為此接好線插合好的宇 航用電連接器應按GJB1217-91方法1007規定進行臭氧暴露試驗。

試驗後應無出現絕緣材料裂紋或對性能產生有害影響的其他損壞(如零件鬆動破裂、橡膠變質、絕緣體粘接失效、彈性材料過分膨 脹、界麵密封件損壞等)。

3.3 抗輻照試驗

宇航環境中由於地球或其它星體磁場發射的強烈電磁輻射、太陽光的強烈照射、大 氣中帶電粒子碰撞形成的等離子氣體等影 響，會使連接器性能、可靠性
、壽命降低。 為此需根據不同應用部位進行抗輻照試驗。
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可采用鈷60γ射線源或回轉粒子加速器二種方法進行輻照試驗。試驗後外觀、耐壓和絕緣電阻檢驗應符合有關標準規定。

3.4 水解穩定性試驗

用複合材料製作殼體等零件的J類和M類宇航用電連接器產品鑒定試驗和質量一致性C組檢驗時需進行水解穩定性試驗。
電連接器應進行下列吸水性試驗。試樣增量百分數按下式計算(精確到0.01%)：

M%=(M1-M0 / M0 )×100%

式中：M---增量；
M1 ---試樣吸濕後重量，單位為克(g)
；
M0 ---試樣重量
，單位為克(g)。

試驗後，電連接器應無有害於機械性能的缺陷。電連接器重量增加應不大於0.75%。當承受標準規定數值1.5倍過扭矩時，零件應無裂紋
、破裂或鬆動。

3.5 撞擊試驗

用複合材料製作殼體等零件的J類和M 類宇航用電連接器產品鑒定試驗和質量一致性C組檢驗時需進行撞擊試驗。

按GJB1217-1991電連接器試驗方法進行撞擊試驗，電連接器絕緣體或外殼應 無裂紋或開裂，也應不出現妨礙電連接器插合或分離的接觸件彎曲或損傷。

3.6 可燃性試驗

宇航環境中氣壓極低，絕緣材料絕緣性能會迅速下降，由於接觸件接觸不良或其它原因會引 起起火或打火現象。可燃性試驗目的是確定材料在受到標準火源作用時
，是否能自熄
，燃燒的碎屑不應轉移(這些碎屑能夠引燃鄰近的材料。

試樣應是標準體積的樣品且數量至少為3 個，其燃燒長度不能超過15cm。此ci外wai
，被bei點dian燃ran的de試shi樣yang燃ran燒shao碎sui屑xie不bu應ying轉zhuan移yi火huo焰yan。任ren何he一yi個ge試shi樣yang失shi效xiao將jiang構gou成cheng材cai料liao的de失shi效xiao。這zhe些xie試shi驗yan應ying在zai最zui壞huai條tiao件jian厚hou度du的de試shi樣yang上shang和he最zui惡e劣lie的de環huan境jing下xia進jin行xing。

3.7 氣味評定試驗

試驗目的是確定材料或組裝成品是否會發出不好的或令人討厭的氣味。試驗選定材料或組裝 成品應符合試驗判據，質量至少為45.4Kg。召集氣味專家組至少有5名合格成員
，處理取自試樣容器的至少30cm3氣體。每個氣味專家組時對取自試樣容器的氣體應給定一個氣味等級：

察覺不到的氣味------0級
勉強察覺的氣味------1級
容易察覺的氣味------2級
不好的氣味----------3級
討厭的氣味----------4級

在試驗後2h至4h之間
，應對專家組成員進行鼻炎或其它狀況的醫學檢查，並應記錄該項檢查結果。每個專家組成員每48h隻能經受一個氣味試樣的作用。

材料或組裝成品根據試驗得出的平均氣味等級應小於2.5。試驗得出的平均氣味等級大於等於2.5，則材料或組裝成品發出的氣味是不好的或令人討厭的。

3.8 廢氣生成物的確定試驗

試驗目的是確定來自材料或組裝成品的揮發性廢氣生成物的特性和數量。

SMAC (載人宇宙飛船允許的廢氣最大濃度值) 是指規定飛行期間的宇宙飛船居住麵積允許的最大廢氣濃度。

T (毒性危險指數)是指各種廢氣生成物與SMAC值之比，並且這是未分毒性類別的所有廢氣生成物總和的比值。某一元件或材料的所有揮發性廢氣生成物總的毒性有害指數T值應小於0.5。