ما هي خيارات الطلاء لموصلات الجهد العالي؟

هناك العديد من الخيارات لمحطات الطلاء، وتنقسم عمومًا إلى أربع فئات: المعادن النبيلة والمعادن الخاملة والسبائك والمشتتات. وقد تم بالفعل إنشاء واستخدام الفئات الثلاث الأولى، في حين بدأت اللامركزية للتو في الظهور لتلبية الحاجة إلى الاتصال عالي الطاقة في شحن المركبات الكهربائية والتطبيقات المماثلة. نبدأ بمراجعة موجزة للمفاهيم الأساسية لنظام الطلاء الكهربائي، ثم نصف خصائص المعادن النبيلة والمعادن الخاملة والسبائك، ونختتم بنظرة عامة موجزة عن المزايا المحتملة للتشتت.

أنظمة الطلاء عادة ما تكون هياكل متعددة الطبقات، حيث يمكن أن تكون الطبقة العليا عبارة عن طلاء رقيق نسبيًا. غالبًا ما توجد الأسطح المعدنية الخاملة مثل القصدير في المنتجات الاستهلاكية. غالبًا ما تتحول التطبيقات الصناعية والعسكرية والطبية وغيرها من التطبيقات عالية الأداء إلى معادن ثمينة. غالبًا ما تستخدم المعادن الثمينة كسبائك. على سبيل المثال، الذهب الخالص ناعم للغاية بالنسبة للعديد من التطبيقات، في حين يتم استخدام الذهب المخلوط بالكوبالت أو النيكل أو الحديد، المعروف باسم "الذهب الصلب"، لتوفير متانة أكبر (الشكل 1). يمكن أيضًا استخدام معادن ثمينة أخرى مثل الفضة كسبائك لزيادة الصلابة.

المعادن الثمينة

الذهب موصل للغاية حتى في الفولتية المنخفضة. يتميز بمقاومة ممتازة للأكسدة والتآكل مقارنة بالخيارات الأخرى. إنه مثالي للاستخدام في البيئات ذات الرطوبة العالية أو دورات الحرارة المتكررة.

تعمل الفضة بشكل جيد في تطبيقات الطاقة العالية. إنه أقل تكلفة من الذهب ويعتبر خيارًا جيدًا للاتصالات الأكبر ذات التيار العالي.

يتمتع البلاديوم بموصلية كهربائية وحرارية عالية ومقاوم للتآكل. إنه أصعب من الذهب أو الفضة، مما يجعله خيارًا جيدًا للتطبيقات التي تتطلب مزيدًا من المتانة.

الروديوم أصعب من البلاديوم ومقاوم للتآكل والأحماض. إنه مثالي للتطبيقات التي تتطلب مقاومة جيدة للتآكل وصلابة عالية.

معدن خامل

القصدير غير سام وبالتالي فهو مناسب لبعض التطبيقات الطبية. وهذا منخفض التكلفة ومناسب للتطبيقات التي تتطلب عددًا صغيرًا من دورات التزاوج.

النيكل صلب للغاية ومتين ومقاوم للتآكل. إن مزيجها من المتانة والموصلية العالية يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية الاستخدام.

يعد النحاس من أكثر المعادن موصلية للكهرباء، ولكنه يتطلب طبقة واقية لمنع التآكل. وغالبا ما يستخدم كأساس للطلاء المعدني اللاحق.

سبيكة معدنية

البرونز الأبيض عبارة عن سبيكة غير مغناطيسية تتكون من النحاس والقصدير والزنك، وهي أكثر موصلية للكهرباء من النيكل. إنه مثالي للعديد من الموصلات الطبية وموصلات الترددات اللاسلكية.

سبائك البلاديوم والنيكل مقاومة للتآكل ولها مقاومة اتصال منخفضة. تتمتع بقابلية لحام جيدة ويمكنها التعامل مع عدد كبير من دورات التزاوج. غالبًا ما يلمع طلاء البلاديوم والنيكل بالذهب.

يمكن تطبيق طلاء النيكل غير الكهربائي على الأسطح الموصلة وغير الموصلة. يحتوي طلاء النيكل اللاكهربائي على ما يصل إلى 14% من الفوسفور. كلما زاد محتوى الفسفور، زادت مقاومة التآكل، ولكن تقل الصلابة.

تتميز سبائك النيكل والفوسفور بمقاومة عالية للتآكل ومقاومة للتآكل. لديهم قابلية لحام جيدة ولكن لديهم موصلية كهربائية أقل من السبائك الأخرى.

تشتت الجرافيت الفضي

تم تطوير مشتتات الجرافيت الفضي لاستخدامها في الاتصالات في التطبيقات عالية الطاقة مثل شواحن السيارات الكهربائية. فهو يجمع بين خصائص الفضة الناعمة والفضة الصلبة. توفر المصفوفة الفضية الناعمة موصلية عالية ويزيد الجرافيت من مقاومة التآكل ويدعم دورة حياة عالية. يعد التشتت الموحد والعشوائي لجزيئات الجرافيت أحد مفاتيح المتانة العالية (الشكل 2).

لخص

تتوفر مجموعة واسعة من خيارات الطلاء لدعم مستويات مختلفة من التوصيل والصلابة البيئية والمتانة واحتياجات التطبيقات الأخرى. مع تطور مواد طلاء الجرافيت المشتت، يتوسع الاختيار التقليدي بين المعادن الثمينة والمعادن الخاملة والسبائك المختلفة.