НПП Электрохимия
Гальванические покрытия и механообработка

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-922-162-66-44

Замена серебряного покрытия высокооловянистым сплавом медь-олово (белой бронзой)

mikroizobrajenie_serebra


При выборе серебряного покрытия для деталей электрических контактов учитывают следующее. Наряду с электрической проводимостью металлов при работе контактов большое значение имеет переходное электрическое сопротивление, которое складывается из двух величин:
• сопротивления, обусловленного наличием на контактных поверхностях пленок (оксиды, сульфиды), обладающих меньшей электропроводностью, чем металл;
сопротивления, существующего между поверхностями и обусловленного микрошероховатостями (см. рисунок ниже), из-за чего происходит неполное прилегание контактов друг к другу и возникновение воздушной или газовой прослойки между ними.


serebroizobrajenie_serebra izobrajenie_serebra


Величины этих сопротивлений зависят от контактного давления и токовой нагрузки, с ростом их они уменьшаются. И хотя серебро обладает самым низким переходным сопротивлением, оно не обеспечивает его постоянства при малых токах и малых контактных давлениях в следствие склонности серебра к потускнению. В присутствии кислорода и влаги серебро взаимодействует с сероводородом, следы которого всегда присутствуют в воздухе, образуя коричневые и серо-черные пленки сульфида (сухой сероводород на серебро не действует). Сульфидные пленки могут также возникать, когда серебро находится в замкнутом объеме вместе с материалами органического происхождения (резины, компаунды, пластмассы). Заметное изменение цвета серебра происходит при толщине сульфидной пленки 40 нм, максимальная толщина ее не превышает 300 нм. Пленки сульфида серебра термостойки, разлагаются только при 885оС, не растворяются в кислотах и аммиаке, сравнительно износостойки. Почти единственным способом удаления таких пленок химически является обработка серебра в растворе цианида калия или натрия.


Сульфидные пленки серебра наряду с ионной проводимостью обладают ярко выраженной фотоэлектрической проводимостью. С увеличением яркости освещения сопротивление слоя сульфида серебра значительно уменьшается. Такое непостоянство электрической проводимости сульфидных пленок в зависимости от внешних условий может привести к непостоянству переходного сопротивления серебряных (посеребренных) контактов, а в отдельных случаях (малая контактная нагрузка, малый рабочий ток) - к нарушению проводимости контакта.


Ниже приводится зависимость переходного сопротивления точечных серебряных контактов (сила тока 0,5А) до и после испытаний в течение 3-х суток над парами 5-% раствора сульфида натрия.


Контактное давление, кПа

49

98

245

490

980

Переходное электросопротивление, мОм:

до испытаний


7,3

7,2

7,1

7,1

7,0

после испытаний

50,0

41,0

30,0

15,0

9,4


В следствие образования на серебре в атмосфере сероводорода сульфидной пленки переходное сопротивление серебра резко возрастает, в 5-7 раз при малых контактных давлениях 49-98 кПа и только при контактном давлении 980 кПа изменяется незначительно - происходит продавливание сульфидной пленки.


Переходное сопротивление электрических контактов зависит также от токовой нагрузки. Так, при уменьшении силы тока с 0,5 до 0,02А переходное сопротивление точечных серебряных контактов при контактном давлении 49 кПа после испытаний в атмосфере сероводорода возрастает с 0,05 до 1,4 Ом, т.е. в 28 раз.


В связи с вышесказанным не рекомендуется применять чистые серебряные покрытия при малых токовых нагрузках (от 5мкА до 100мА) и малых контактных давлениях (10-100 кПа), особенно, если работа происходит в промышленных серосодержащих атмосферах и существует необходимость обеспечения постоянного переходного сопротивления контактов. Для этих целей может применяться высокооловянистая бронза.


Покрытие сплавом медь-олово (бронза) не является широко распространенным в современной Российской промышленности, однако оно имеет важное значение при решении ряда задач. Покрытие бронзой может быть низко- и высокооловянистым. При содержании олова 2-3% бронза напоминает по окраске медь, при 15-20% покрытие становится золотисто-желтым, а при содержании олова свыше 35% покрытие имеет серебристо-белый цвет. В настоящее время практическое применение нашли покрытия двух составов - 10-20 и 40-45% олова.


Покрытие низкооловянистой бронзой с содержанием 10-20% олова может применяться как подслой перед хромированием вместо никеля и меди, а также как самостоятельное покрытие. При работе стальных деталей пресной воде с температурой 90-100о С покрытие такой бронзой лучше защищает детали от коррозии, чем цинковое покрытие.


Высокооловянистые бронзы с содержанием олова выше 35% пористы и его нельзя применять для защиты изделий, работающих в жестких коррозионных условиях.


Белая высокооловянистая бронза может быть использована как декоративное покрытие вместо никеля.


Главное применение высокооловянистой бронзы - замена серебряных покрытий, например, на некоторых типах электрических контактов. Удельное электрическое сопротивление бронзового покрытия с содержанием олова 75% составляет 0,189 Ом*мм2/м, а с содержанием 40% олова - 0,248 Ом*мм2/м.


Удельное электросопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм2/м, а чистого олова 0,143 Ом*мм2/м. Сильное повышение сопротивления сплава медь-олово вполне закономерно, т.к. обычно электросопротивление сплавов, образующих твердые растворы и химические соединения выше, чем у составляющих их чистых металлов. Максимальные показатели сопротивления сплава практически совпадают с максимумом его твердости и соответствуют содержанию олова 40-45%.


Приведенные данные показывают, что белая бронза по своим электрическим характеристикам уступает меди и серебру. Однако, при работе в среде, содержащей сернистые соединения, переходное сопротивление бронзовых покрытий более стабильно, чем серебряных.


Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия" Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.zctc.ru преследуется по закону. Текст статьи обработан сервисом Яндекс "Оригинальные тексты"