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            导电资料的外表处理办法各异,目的是什么?

            发布时间:[2015-11-18]  查看次数:657

            导电资料的外表处理办法各异,目的是什么?



            导体资料,它的用处即是导电,一起它有必要具有必定的机械强度。例如母线,如果母线的温升过高,母线资料的机械强度大幅度地降低,那么一旦呈现短路事故,母线就会出问题。
            至于导体资料的导电性,咱们能够通过在外表电镀的办法加以改进。深圳导电硅胶
            也许,咱们会认为在外表电镀高导电资料并不能明显地改进导电性,这关于直流电来说是正确的,但关于交流电流,由于存在集肤效应,电流大多都集中在导电资料的外外表,因此电镀能明显地改进导电性。
            不过,这种改进只是对比较薄的导电资料才有效。关于相对较厚的导电资料,例如母排,电镀关于进步导电性几乎没有什么贡献,倒是对进步母线的温升有很明显的作用。
            常见的导体资料是铜和铝,方便起见,咱们就从裸铜母线的电镀谈起吧。


            1.发生在铜外表的电化学反响

            咱们来看铜、锡和银的化学特性:铁(Fe)、铜(Cu)和锡(Sn)在水(H2O)的参与下发生如下反响:



            在这个过程中伴随着电子的转移,所以此类反响被称为氧化还原反响。

            由于铁、铜和锡都是弱碱,所以反响生成物的最终产物金属离子与该反响的中间生成物金属氧化物之间是可逆的,反响最终生成物金属离子有可能返回到金属氧化物状态。

            由于氧化还原反响伴随着电子的转移,因此金属被水汽沾染后其外表一切的原子都有可能会形成原电池,原电池的正极即是该金属的离子,而负极即是金属本体。



            从上图中咱们看到有3个原电池,其中2个是和Sn构成的原电池,另一个是和Cu构成的原电池。原电池的电压被称为电极电位。银、锡和铜三种元素的电极电位数值如下:



            可见银的电极电位最高,铜次之,而锡最低。

            将元素按电极电位从小到大排列后所形成的表被称为金属活动顺序表,越往前的金属越活泼,越往后的金属越稳定。金属活动顺序表如下:

            钾、钙、钠、镁、锂、铝、锰、锌、铁、锡、铅、铜、汞、银、铂、金

            当两种金属一起存在时,不同金属产生的原电池电极电位有高有低,所以不同金属原电池之间会产生电子流的移动。电子流从电极电位较低的原电池流出注入电极电位较高的原电池中。在这个过程中,电极电位较高的金属离子被还原为金属氧化物或许金属本体。

            注意原电池中电子流的方向与电流的方向是相反的。咱们看下图:

            图中,若原电池1的电极电位大于原电池2,那么电子流是从2的正极流向1的正极,而电流却从高电位1的正极流向低电位2的正极。咱们来看看铜外表铜原电池和锡原电池中的电子转移,见下图:



            图中锡的电极电位小于铜的电极电位,因此电子流将从锡原电池Sn2+/Sn流出注入到铜原电池Cu2+/Cu中。锡由于不断地流出电子,因此锡原子被不断地离子化而呈现腐蚀现象;相反,铜离子不断得到电子因此被还原为铜原子,所以铜被还原因此不被腐蚀。

            当两种金属一起存在时,排在金属活动顺序表后边的金属将得到电子,而排在前边的金属将失掉电子。所以排在前边的金属将被腐蚀,而排在后边的金属却能够稳定存在。这即是金属外表电化学腐蚀的原理。所以说到底,金属腐蚀属于电化学的范畴。

            铜镀锡后,若外表镀锡层呈现破口,由于锡比铜活泼,破口处的锡将被腐蚀;铜镀银后,若外表镀银层呈现破口,由于铜比银活泼,破口处的铜将被腐蚀。

            要避免某种金属被腐蚀,首要要避免该金属外表存在其它种类的金属;其次,若某金属的外表电镀覆盖了它种金属的镀层,则要特别注意避免呈现破口。

            现在咱们能够总结出如下结论:

            铜比银活泼,所以银的电极电位比铜的电极电位要高,银相对铜更具有氧化性,而铜相关于银更具有还原性,因此铜与银放在一起时,银更稳定而铜则易腐蚀。

            同理,锡比铜活泼,所以铜和锡放在一起时铜更稳定,锡相关于铜更易受到腐蚀。

            关于裸铜,虽然铜的外表会形成无数的铜离子原电池,但一切原电池的电极电位数值均持平,故裸铜不会发生电子转移和电化学腐蚀,由此可知裸铜的抗腐蚀性最佳。 
            结论:一切单质构成的纯金属,其外表电极电位一致,因此单质纯金属的抗腐蚀性必定好于含杂质的金属和多金属混合体。 
            这是透明的微型断路器,咱们能够看到它的内部,可见它的内部是以裸铜为主的。 深圳导电硅胶


            2.铜镀银和铜镀锡能进步主母线铜排温升的原因

            咱们现已知道,银的导电率高于铜,因此铜镀银主要是进步资料的外表导电率,通常用于可能呈现频繁接插的地方。

            其次,由于银的柔韧性非常好,镀银的外表不容易划伤,因此镀银的铜排搭接面具有杰出的紧密性和导电水平,所以铜镀银具有最高的温升水平;关于锡,咱们知道锡的柔韧性不如银但优于铜,虽然锡的导电性不如银,但由于铜镀锡后母线搭接面的紧密性能得到极大的改进,因此铜镀锡后也能进步搭接面的温升。

            虽然铜镀银和铜镀锡能进步母线搭接面的温升水平,但搭接面的镀层不能呈现破口。若铜镀银的外表呈现破口后,铜将首要被腐蚀,使得母线的搭接面内部会呈现凹坑,由此将破坏母线的搭接作用;若铜镀锡的外表呈现破口后,锡层将被呈现腐蚀麻点,这将严重影响母线的搭接作用和载流能力。

            从母线的搭接温升来看,由于锡和银均具有柔韧性,因此铜镀银后的搭接作用最佳,铜镀锡次之,裸铜最低。正是由于这个原因,咱们在IEC60947.1:2001和GB14048.1-2012(8.4.2.2节)中看到裸铜母线的温升为60度,铜镀锡的母线其允许温升为65度,而铜镀银的母线其允许温升为70度。

            3.母线选用铜镀银、铜镀锡或许裸铜的技术要求

            (1)与母线相连的各种导电附件有必要选用相同的外表处理办法

            为了避免产生次生的电化学腐蚀,一切与母线相连接的母线附件,例如铜柱、分支母线、加强铜排等等都有必要选用同种外表处理办法。例如母线选用裸铜,则包含铜柱、分支母线、加强排、转接母线等全母线系统均要选用裸铜。相似地,母线选用铜镀锡和铜镀银,则全母线系统都有必要选用与母线相同的外表处理措施。 
            下图是镀锡连接铜排及它的附件: 


            咱们能够明确地看出,铜母线是全部镀锡的。咱们能够明确地看出,铜母线是全部镀锡的。 
            注意到后面有一块长方形的物体,它是加热器。确?毓裨诖⒋孀刺履苡斜囟ǖ奈露,以驱除湿气,避免母线呈现电化学腐蚀。 
            (2)母线的搭接面有必要保证足够的搭接压力

            母线搭接面有必要?2000??证搭接压力,以确保搭接面触摸严密程度。知道这是为何?这和资料外表的触摸电阻相关。

            触摸电阻,与资料之间的压力密切相关。压力越大,触摸电阻越小。其表达式为:

            这里的Rj为触摸电阻,F为触摸压力,m为系数。关于电触摸,m=0.5;关于面触摸,m=1;关于线触摸,m=0.7。

            由于导线和铜排的触摸压力能够用螺栓的锁紧扭矩来定义,因此在标准中有如下规定:



            有了这张表,咱们在锁紧母线和电缆头时就有了依据和参照。有了这张表,咱们在锁紧母线和电缆头时就有了依据和参照。
            上述这第二条其实即是电缆或许主线铜排搭接面上的基本要求。 
            注意看上图,图中的螺帽上都画有一道痕迹,这表明此螺帽现已按扭矩要求锁紧。若用户自行把它拆开解锁,而且发生了搭接面触摸烧蚀毛病,则制造厂在质保期间不承当相应的责任。 
            == 
            现在咱们来看看导电资料和母线外表的绝缘套管,也即热缩套管。 
            热缩套管有两种,一种是比较厚的红色热缩套管,另一种是比较薄的黑色热缩套管。 
            红色的用于中压,它起到改进母线外表电场分布的作用,避免尖端放电。 
            黑色的用于低压,它起到散热的作用。 
            咱们重点讨论黑色的热缩套管。 
            天高云淡,红日当空。咱们推开窗户,欣赏初冬景色。咱们肯定会发现,远处大楼的窗户看起来是黑色的,尽管这窗户内可能开着灯;晚上,咱们看远处大楼的窗户,由于灯光的缘故显得很亮。 
            这是为何? 




            其实这即是黑体辐射的原理:大楼的窗户辐射出来的光很少,因此能够看成是近似黑体。白天环境光比窗户辐射出来的光要亮得多,这时窗户看起来即是黑的,并且窗户大量吸收环境的热辐射,而晚上则恰恰相反。其实这即是黑体辐射的原理:大楼的窗户辐射出来的光很少,因此能够看成是近似黑体。白天环境光比窗户辐射出来的光要亮得多,这时窗户看起来即是黑的,并且窗户大量吸收环境的热辐射,而晚上则恰恰相反。 
            导电资料和母线包裹了黑色热缩套管后,若导电资料的温度高于环境温度时,黑色热缩套管大量吸收导电资料的产生的热辐射(热缩套管相似白天的窗户),一起又大量向环境散发热辐射(相似夜晚的窗户)。这样一来,等效于增强了导电资料的载流量。 
            低压成套开关设备的型式实验证明,关于2X30X10的铜排,它的额定载流量为1400A,但包裹了黑色热缩套管后,能够增加到1800A。 


            图中可见母线现已包覆了黑色热缩套管。图中可见母线现已包覆了黑色热缩套管。 
            母线由于放置空间狭小,且热传导由于绝缘支撑的缘故被抑制,只能依托热辐射来散热,依托预留的对流空间来交换热量。因此,母线包覆黑色热缩套管加强散热是十分必要的。
            由此可见,母线包覆热缩套管的用处有三个:其一是加强散热降低温升,其二是杜绝水汽避免电化学腐蚀,其三是进步绝缘能力。 
            关于不方便包裹热缩套管的场合,能够用黑色的油漆来包裹导电资料,并用相序颜色贴标来标记导电体的性质。 

            关于小型的电磁元件,例如中间继电器等各类继电器,它的触头体积小,导电体也细小。为此,在导电体上电镀银,能够进步它的导电性。 
            下图是控制回路的元器件。其中接线端子上有必要镀锡,而继电器的触头上有必要镀银。前者的目的是进步温升,后者的目的是进步导电能力。 




            关于大型的电磁元件,例如交流触摸器和断路器等等,这时导电现已不成问题,反过来是温升制约着载流量。这时,就用镀锡的办法来进步温升。关于大型的电磁元件,例如交流触摸器和断路器等等,这时导电现已不成问题,反过来是温升制约着载流量。这时,就用镀锡的办法来进步温升。 
            在GB 14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》中规定,裸铜的温升是60度,镀锡铜是65度,而镀银铜是70度。 深圳导电硅胶

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