原话:”我最没办法理解的就是,为什么有人在设计上会选用触点上镀银?银的化学性质非常活泼,很快就跟空气中的氧气反应生成黑色的氧化银,触点很快就失效了。难道设计者连这点最基本的化学常识都没有吗?”
使用镀银接点的插头 一定要有定期汰除观念,这也就是为甚么国外会有很多外观看来不错的插头被剪除后被弃置,主要是因为接点有氧化 进行预防性的定期汰除
镀银是行业惯例,但是随着我们的深入研究开展之后,我们可能被”银针试毒”的刻板印象所左右,存在不少知识盲区。
由改变固体表面特性从而改变外观,提高耐蚀性,抗磨性,增强硬度,提供特殊的光、电、磁、热等表面性质。(例如:镀镍会带有微磁性)
电子连接器当中的端子都要作表面处理,广义的电镀包含了酸洗/打底层金属/电镀最终表面材质
让金属对金属的接触更好-防止腐蚀。多数连接器簧片是铜合金制作的,通常会在使用环境中腐蚀,如氧化、硫化等。端子电镀就是让簧片与环境隔离,防止腐蚀的发生。
银也是软的,与金差不多。因为硫化物不容易被破坏,所以摩擦腐蚀在镀银上比较少见。银有优异的导电及热传导性,在高电流下不会熔解,是用在高电流端子表面处理的极好的材料。
在所有的金属中,银具有最高的导电率和导热率,这可以产生极低的接触电阻值(在高的正压力下,能够达到0.1 - 1 mΩ)。透过降低电阻起到减少发热的效果,从而能够在相同导体上放大电流量。
因此银镀层多用于高电流强电传输的可分离界面,也有用在一些低电流的应用中。
这个方程式表明当银与氧气反应时,会生成银氧化物(氧化银),每两个银原子反应产生一分子Ag₂O。
生活环境中少量的硫大多数来自是溶解在水中的硫化氢(H₂S)气体,或者是极少量的溶解在水中的硫化碳化物(COS)。硫化氢的源头来自于有机物腐烂、燃烧过程、火山活动以及造纸厂、污水处理厂和高硫包装材料等。
如果在有硫化氢的环境中使用或储存未受保护的银镀层,那么银被硫化的可能性会变得很大。
但是伴随着工商业发达空气中的二氧化硫(SO₂)浓度上升,二氧化硫(SO₂)与空气中的氧气反应时,有可能产生硫化银-尤其是在含有大量二氧化硫的工业区域或燃烧燃料的过程中。
硫化银(Ag₂S)通常是一种半导体材料,其电阻率比起纯银来说会高得多,但是相比其他导体的氧化却显得略好。
银镀层表面上产生的腐蚀膜主要是硫化银(Ag2S),以及非常少量的氯化银(AgCl)。在大多数应用的环境中,银腐蚀膜的增长是线性的,硫化银的膜在足够的正压力作用下会呈现半导电状态。
如果导体基材氧化物(例如铜)混入硫化银膜层中,则有极大几率会出现接触电阻问题。所以要先电镀打镍底以隔离基材,若不使用镍底则应使用较厚的镀银层。
在许多应用中,银表面发生了变色,甚至有厚度约为一千埃的氧化膜存在的情况下,银镀层的端子表面仍就保持低且稳定的接触电阻。
如果银变色或氧化的质量和情况没有太严重,并在连接器设计中考虑了擦拭距离和足够的正压力,银氧化通常不会导致接触性能问题。薄膜层还可以使得插拔耐久性和插入力得到改进。
银对氯离子非常敏感,并且会反应生成氯化银。氯化物可能来自溶解的氯化氢(HCl)气体或其他含有氯的颗粒物(例如NaCl)等。要破坏掉银镀层表面的氯化银膜层(绝缘)的难度相对要高一些(相对于硫化银的破坏水平)。
在大多数实际现场应用环境中,银镀层的氧化膜层主要以硫化银为主,偶尔会含有少量氯化银。
银在腐蚀环境中的氧化是需要水存在的。这种水分会使腐蚀性元素溶解,导致金属银的分解。银表面的水膜可以由湿度产生的,也可以是以凝结的形式形成。
在开始一段时间内金属-金属接触的电阻比较低,但是裸铜在空气中容易生成电阻率很高的氧化亚铜
但是由于氧气的存在,持续的氧化过程会使接触电阻迅速增大,会导致搭接面过热,容易引发火灾等安全事故,相较之下端子镀银或者镀锡的中长期预后会更好! 因此所以如果是纯铜搭接,在搭接前需要提前打磨接触面上氧化层,以保证够低的接触电阻。
在GB 14048.1-2012 低压开关设备和控制设备 第1部分:总则规范了裸铜端子,其温升极限为60K,镀锡端子为65K,镀银或镀镍端子为70K。
电流p与温升成正相关。p为次方,p值取决于导体的表面散热系数,特定导体允许温升值越高,说明导体允许流过的电流越大。
铜镀银后其“允许通过的电流”相对于裸铜增加了近20%,所以在不改变导体规格的前提下,仅仅通过改变镀层,就能提高“一定的载流能力”。
按照GB14048.1温升要求,同样规格的端子表面镀银可以在更高的温度下运行更大电流。
虽然铜镀银在含硫环境甚至在大气中含硫微量硫气体的情况下,跟着时间变化会生成导电性差的硫化银,但是只要在未发生硫化前搭接,其搭接面接触电阻不会受到硫化银的影响。只有储存时间过长已经变色的镀银端子,才需要在与铜排连接前对端子进行处理。
其“允许载流能力”与镀银相同,由于不好上锡,只有在镀银不适用的场合(含硫气体环境)时才会采用镀镍,而且由于硬度高对于搭接时螺栓的紧固力矩要求更高,整体操作成本可能反而增加。
连接件的性能基本上由其表面上发生的现象+外界污染因素共同决定,如:表面污染、氧化、二次氧化、硫化物的形成、腐蚀等。这些表面的污染增加了接触电阻并且对连接可靠性有害。
锡、镍和银(在不含硫的环境)的氧化物随时间生长的厚度较低,且温度影响不大,尤其是银的氧化物对接触无明显影响,所以从材料性能看,银镀层无疑是最优的选择
而使用后期:银镀层的氧化则会形成硫化银相对于裸铜氧化的电阻更低,能够保证长期接触电阻稳定。