مرحبًا يا من هناك! بصفتي مورد إحباط نحاسي ، تلقيت الكثير من الأسئلة في الآونة الأخيرة حول مشكلات التوافق المتمثلة في رقائق النحاس مع مواد أخرى. إنه موضوع مهم للغاية ، خاصة بالنسبة لأولئك في الصناعات مثل الإلكترونيات والسيارات والتصنيع. لذلك ، دعنا نغوص في وينشئون ما تحتاج إلى معرفته.
أولاً ، احباط النحاس مذهلة للغاية. إنه يحتوي على توصيل كهربائي عالي ، وموصلية حرارية جيدة ، ومقاومة نسبيًا - مقاومة. هذه الخصائص تجعلها خيارًا أفضل لمجموعة واسعة من التطبيقات ، مثلاحباط النحاس للف المحولات. ولكن عندما يتعلق الأمر باستخدام رقائق النحاس إلى جانب مواد أخرى ، يمكن أن تصبح الأمور صعبة بعض الشيء.
التوافق مع البلاستيك
المواد البلاستيكية موجودة في كل مكان في التصنيع الحديث ، وغالبًا ما تتلامس مع رقائق النحاس. واحدة من القضايا الرئيسية هنا هي الفرق في معاملات التمدد الحراري. عادة ما يكون للبلاستيك معامل أعلى من التمدد الحراري مقارنةً برقائق النحاس. ماذا يعني هذا؟ حسنًا ، عندما تتغير درجة الحرارة ، سيتوسع البلاستيك أو يتقلص أكثر من رقائق النحاس. هذا يمكن أن يؤدي إلى التوتر في الواجهة بين المادتين.
على سبيل المثال ، في لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ، إذا كانت الركيزة البلاستيكية توسع أكثر من اللازم أثناء عملية عالية درجة الحرارة ، فقد يتسبب ذلك في كسر آثار رقائق النحاس أو delaminate. للتخفيف من ذلك ، غالبًا ما يستخدم الشركات المصنعة المواد اللاصقة الخاصة التي يمكن أن تستوعب التوسع التفاضلي. تعمل هذه المواد اللاصقة كمخزن مؤقت ، وتمتص الإجهاد والحفاظ على رقائق النحاس متصلة بقوة بالبلاستيك.
جانب آخر هو التوافق الكيميائي. بعض المواد البلاستيكية تطلق المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) مع مرور الوقت. يمكن أن تتفاعل هذه المركبات العضوية المتطايرة مع رقائق النحاس ، مما يسبب التآكل أو التغير. من الأهمية بمكان اختيار المواد البلاستيكية المستقرة كيميائيًا ولن تتفاعل سلبًا مع النحاس. على سبيل المثال ، يعد البوليميد خيارًا شائعًا لركائز ثنائي الفينيل متعدد الكلور لأنه يحتوي على مقاومة كيميائية جيدة ويمكنه تحمل درجات الحرارة العالية دون إطلاق المواد الضارة.
التوافق مع المعادن
عند استخدام رقائق النحاس بالاقتران مع المعادن الأخرى ، يمكن أن يكون التآكل الجلفاني مصدر قلق كبير. يحدث التآكل الجلفاني عندما يكون اثنين من المعادن المختلفة في ملامسة كهربائية في وجود كهربائي ، مثل الرطوبة في الهواء. النحاس أكثر نبلًا من العديد من المعادن الشائعة الأخرى ، مثل الحديد والألمنيوم. لذلك ، عندما تكون رقائق النحاس على اتصال مع هذه المعادن الأقل نبيلة ، فإن المعدن الأقل نبيلًا سيعمل كأنود وتآكل ، في حين أن النحاس يعمل ككاثود.
دعنا نقول أنك تستخدم إحباط النحاس في تسخير أسلاك السيارات جنبا إلى جنب مع بعض مكونات الألومنيوم. إذا كان هناك أي رطوبة ، فسيبدأ الألمنيوم في التآكل. لمنع ذلك ، يمكن تطبيق طبقة الحاجز بين المعادن. يمكن أن يكون هذا الحاجز طبقة رقيقة من الطلاء ، أو بوليمر غير موصل ، أو طلاء معدني أكثر توافقًا مع كل من المعادن.
من ناحية أخرى ، عندما يتم إقران رقائق النحاس بمزيد من المعادن النبيلة مثل الذهب أو الفضة ، يتم تقليل خطر التآكل الجلفاني بشكل كبير. في الواقع ، غالبًا ما يتم استخدام رقائق النحاس المطلية في الموصلات الإلكترونية العالية بسبب الموصلية الممتازة ومقاومة التآكل.
التوافق مع السيراميك
تشتهر السيراميك بخصائصها العالية في درجة الحرارة وخصائص العزل الكهربائي. غالبًا ما يتم استخدامها في التطبيقات التي يحتاج فيها رقائق النحاس إلى عزل أو محمي من درجات حرارة عالية. ومع ذلك ، كما هو الحال مع البلاستيك ، يمكن أن يكون الفرق في معاملات التمدد الحراري مشكلة.
عادة ما يكون للسيراميك معامل منخفض للغاية للتوسع الحراري. عند تسخينها أو تبريدها ، ستتوسع إحباط النحاس أو الانقباض بمعدل أسرع بكثير من السيراميك. هذا يمكن أن يؤدي إلى تكسير أو نشر رقائق النحاس من سطح الخزف. لمعالجة هذا ، يمكن للمهندسين استخدام مادة واجهة متدرجة. تحتوي هذه المادة على معامل تمدد حراري يتغير تدريجياً من معامل رقائق النحاس إلى معامل السيراميك ، مما يقلل من الإجهاد في الواجهة.
اعتبار آخر هو التفاعل الكيميائي بين النحاس والسيراميك. تحتوي بعض السيراميك على عناصر يمكن أن تتفاعل مع النحاس في درجات حرارة عالية. على سبيل المثال ، قد تتفاعل أنواع معينة من سيراميك الألومينا مع النحاس لتشكيل الألومنيوم النحاسي. هذا يمكن أن يؤثر على الخواص الكهربائية والميكانيكية لكلا المادتين. لذلك ، من المهم اختيار السيراميك المتوافق كيميائيًا مع النحاس في ظل ظروف التشغيل المحددة.
التوافق مع المواد اللاصقة
يتم استخدام المواد اللاصقة لربط إحباط النحاس على ركائز مختلفة. يعد التوافق بين اللاصقة والرقائق النحاسية أمرًا بالغ الأهمية لربط قوي وموثوق. قضية واحدة هي قوة الالتصاق. إذا لم يكن المادة اللاصقة يرتبط بشكل جيد مع رقائق النحاس ، فيمكن للرقائق أن تقشر بسهولة ، وخاصة في ظل الإجهاد الميكانيكي أو ظروف درجة الحرارة العالية.
التكوين الكيميائي للمادة اللاصقة يهم أيضا. قد تحتوي بعض المواد اللاصقة على مواد يمكن أن تآكل رقائق النحاس بمرور الوقت. على سبيل المثال ، يمكن أن تتفاعل المواد اللاصقة ذات الحموضة العالية مع النحاس ، وتشكيل أملاح النحاس. لضمان توافق جيد ، من المهم اختيار المواد اللاصقة التي يتم صياغتها خصيصًا للاستخدام مع النحاس. عادةً ما تحتوي هذه المواد اللاصقة على درجة الحموضة المحايدة ومصممة لتوفير التصاق على المدى الطويل دون التسبب في التآكل.
اختبار التوافق
لتحديد توافق رقائق النحاس مع مواد أخرى ، يمكن إجراء اختبارات مختلفة. تُستخدم اختبارات ركوب الدراجات الحرارية عادة لمحاكاة تأثيرات التغيرات في درجة الحرارة. في هذه الاختبارات ، تتعرض العينة لدورات متكررة من التدفئة والتبريد ، ويتم فحص سلامة الرابطة بين رقائق النحاس والمواد الأخرى.
يمكن أيضًا إجراء التحليل الكيميائي للكشف عن أي تفاعلات كيميائية بين المواد. يمكن أن يتضمن ذلك تقنيات مثل التحليل الطيفي للضوضاء السيرة يمكن لهذه الطرق تحديد العناصر الموجودة في الواجهة بين رقائق النحاس والمواد الأخرى واكتشاف أي علامات للتآكل أو التفاعل الكيميائي.
خاتمة
كما ترون ، فإن توافق رقائق النحاس مع مواد أخرى هو مشكلة معقدة تتطلب دراسة متأنية. سواء كنت تستخدم إحباط النحاس في المحولات أو مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو التطبيقات الأخرى ، فإن فهم مشكلات التوافق هذه أمر ضروري لضمان موثوقية منتجاتك وأداءك.
إذا كنت في السوق للحصول على رقائق نحاسية عالية الجودة وتحتاج إلى مشورة بشأن توافقها مع مواد أخرى ، فلا تتردد في التواصل. نحن هنا لمساعدتك في العثور على أفضل الحلول لاحتياجاتك المحددة. سواء أكان اختيار درجة إحباط النحاس المناسبة أو التوصية بمواد متوافقة ، فإن فريق الخبراء لدينا مستعد للمساعدة. لنبدأ محادثة ونرى كيف يمكننا العمل معًا لجعل مشاريعك ناجحة.
مراجع
- "علوم المواد وهندسة: مقدمة" بقلم ويليام دي كالستر جونيور وديفيد ج. ريثويش
- "كتيب سبائك النحاس والنحاس" بقلم ASM International
- تقارير أبحاث الصناعة عن تطبيقات رقائق النحاس في الإلكترونيات والتصنيع.