주석도금 전기 컨넥터의 미동 마멸부식에 대한 윤활유 영향 :Effects of lubricant on fretting corrosion of tin coated electric connectors

김광수

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김광수 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 김호경

발행연도: 2016

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2016

주석 도금한 전기 접촉부의 미동마멸 부식에 대한 윤활유의 영향

김광수 , 오만진 , 한동운 외 1명 Tribology and Lubricants 2016.06 학술저널

주석 도금 전기 접촉부의 미동마멸부식에 대한 윤활유 영향

김광수 , 오만진 , 곽진구 외 2명 한국트라이볼로지학회 학술대회 2016.04 학술대회자료

주석도금 전기 컨넥터의 미동 마멸부식에 대한 윤활유 영향

김광수 자동차공학과 2016.01 학위논문

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주석 도금한 전기 컨넥터의 미동마멸부식 현상에 대한 윤활유의 영향을 연구하기 위하여 단일 접촉점에 대하여 전기저항과 마찰계수의 변화를 측정하고 미동마멸부식 실험을 수행하였다.
단일 접촉점을 구현하기 위하여 두께 0.3 mm 구리합금에 주석을 10 μm로 도금한 판재 시험편에 시편은 상부 시편은 볼록 시편으로 하부 시편은 평판으로 제작하였다. 볼록 시편의 곡률반경을 1 mm로 제작하기 위하여 직경 2mm의 볼 베어링을 압입자로 이용 돌기를 가공하여 돌기와 평판을 고정한 상태에서 접촉점에 반복변위를 일정 접촉하중(=0.85N) 상태에서 온도 50℃, 75℃, 100℃에서 미동마멸부식 실험을 수행하였다. 접촉마찰계수의 변화는 온도가 50℃,75℃에서는 유사한 경향을 나타내나 100℃에서는 전반적으로 마찰계수가 50℃ 및 75℃에 비해 낮게 나타났고 이는 온도가 증가하면서 윤활유의 점도도 낮아져 두 접촉면간의 마찰력이 감소하여 결과적으로 마찰계수가 감소하였다. 윤활유를 첨가한 주석 도금 커넥터의 경우 윤활유가 없이 건조한 상태에서의 커넥터에 비하여 수명이 증가하였고 또한 일정한 접촉하중조건에서 온도가 증가하면서 수명이 저하됨을 알 수 있다. 이와 같은 이유는 온도가 증가하면서 주석 도금층에 산화물의 발생이 증가하여 이들 산화물로 인하여 접촉저항이 증가하여 커넥터의 수명이 감소하는 것으로 판단되고 또한 동일한 온도에서 변위가 증가하면서 수명이 감소하였다.
접촉 저항을 0.01Ω으로 가정시의 50℃, 75℃, 100℃에서의 일정한 접촉하중 조건에서 접촉수명은 전반적으로 미동거리가 증가하면서 수명이 저하되고 온도 75℃에서 50℃, 100℃에 비하여 접촉수명이 긴 이유에 대해서는 현재로는 불분명하여 향후 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 또한, 자동차의 전기 컨넥터 설계시 진동과 엔진의 고온효과에 따른 열팽창 현상으로 커넥터 접촉부의 미세한 접촉점의 이동을 유발하지 않도록 설계하는 방안에 대한 향후 심도 있는 연구가 필요하다고 판단된다.

Fretting corrosion tests were conducted on tin coated single contact in order to investigate the effects of lubricant on fretting corrosion behavior by measuring the changes in electric resistance and friction coefficient. A coupled fretting corrosion specimens were prepared using a tin-plated brass coupon with a thickness of 10 μm. One specimen is a flat coupon and the other specimen is a coupon with a protuberance in 1 mm radius, which is produced using 2 mm diameter steel ball. Fretting corrosion tests were conducted by rubbing the coupled coupons together at the contact between the flat and protuberance coupons with constant contact force (= 0.85 N) at the testing temperatures of 50℃, 75℃ and 100℃. The variation of contact friction coefficient was similar at 50℃ and 75℃ and the level of the coefficient at 100℃ was lower than that at 50℃ and 75℃. This behavior is due to the fact that the viscosity of the lubricant becomes lower with an increment of the testing temperature, resulting in decrement of friction force and the coefficient. The failure resistance value of electric connector was assumed as 0.01Ω. The failure cycle of electric connector increased with the lubricant, compared to that without the lubricant. The cycle decreased with an increment of the testing temperature at a constant contact force. This behavior is due to the fact that the amount of oxides on the tin coated contact increased with an increment of the testing temperature. And, these oxides increased the contact resistance and caused the reduction of the lifetime of the electric contact. The lifetime was found to be decreased with an increment of the fretting span at the same contact force. However, the lifetime at 75℃ was longer than that at 50℃ and 100℃. This behavior is not clear at present and needs further study. Furthermore, it is necessary to consider fretting corrosion when the automotive electric connect is designed to prevent the intermittent resistance under various environment conditions such as thermal expansion due to heating from an engine and vibrations during running of the vehicle.

Ⅰ. 서 론 1
Ⅱ. 이론적 배경 4
2.1 미동마멸부식 4
Ⅲ. 실험방법 9
3.1 시험기 설계 및 제작 9
3.2 시험편 제작 및 실험조건 11
Ⅳ. 실험 결과 및 고찰 13
4.1 접촉전기저항의 변화 13
4.2 접촉마찰계수의 변화 19
4.3 표면형상 분석 23
4.4 커넥터 수명 예측 25
Ⅴ. 결 론 28
참고 문헌 29
ABSTRACT 30

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