توجيه مستمر للمواد الكهربائية. في هذا الجزء ، ننتهي من تفكيك الموصلات: الكربون ، النيكروم ، السبائك القابلة للحرارة ، الجنود - القصدير ، الموصلات الشفافة.
مرحبًا بك في Cat (حركة المرور)
أود أن أقول شكرا للجميع على التعليقات المفيدة حول الأجزاء السابقة ، فإن قائمة TODO الخاصة بي آخذة في الازدياد. إذا استمر الاتجاه ، سوف أنشر النسخة النهائية من الدليل بتنسيق pdf ليس في الجزء 11 كما هو مخطط له ، ولكن بشكل منفصل في الجزء 12 جنبًا إلى جنب مع قائمة التحسينات والتحسينات. ترك الاقتراحات في التعليقات التي تتطلب شرحًا أكثر تفصيلاً.هذا الجزء مخصص لـ "الموصلات حتى" - المواد التي توصل التيار ، لكنها تفعل ذلك رديئة جدًا ، ويتم طرحها فقط بسبب بعض الخصائص الخاصة للمادة التي لا تمتلكها الموصلات الأخرى.
الكربون
ج هو الكربون. ليس معدنًا تمامًا ، ولكن أيضًا موصل. الجرافيت وغبار الفحم - ليست موصلات جيدة مثل المعادن ، ولكنها رخيصة جدًا ، ولا تخضع للتآكل.
أمثلة التطبيق
عنصر المقاومات. في شكل أفلام ، على شكل قضبان سائبة في غلاف عازل.
مادة مضافة في البوليمرات لنقل الموصلية الكهربائية. للحماية من تكوين الكهرباء الساكنة ، يكفي إدخال الجرافيت المتناثر بدقة في البوليمر ، ويصبح البلاستيك المصنوع من عازل موصلًا سيئًا للغاية ، يكفي لشحنه الساكن لتصريفه. عند العمل مع منتجات مصنوعة من هذا البلاستيك ، فإنها لن تلتصق وتتألق ، وهو أمر مهم في حالة خطر الحريق أو العمل مع الإلكترونيات.
ورنيش موصل على أساس تعليق الجرافيت.على أساس البوليمرات المليئة بالجرافيت المتناثر بدقة ، تعتمد سخانات مختلفة -
سخانات كهربائية فيلمية
للتدفئة تحت الأرضية ، وكابلات تدفئة لأنظمة إمدادات المياه ، وسخانات للملابس ، إلخ. يؤدي المعامل العالي لتوسيع البوليمرات أثناء التسخين إلى ردود فعل سلبية ، مما يجعل هذه السخانات ذاتية التنظيم وبالتالي آمنة. عندما يمر تيار من خلال هذا البوليمر ، يسخن ، ويتوسع من التسخين ، ويزداد الاتصال بين جزيئات الكربون في مصفوفة البوليمر ، وهذا يزيد من المقاومة - ينخفض التدفق الحالي ، وينخفض التسخين. ونتيجة لذلك ، يتم تحديد درجة حرارة بوليمر معينة ، والتي يتم الحفاظ عليها بثبات بواسطة آلية التغذية الراجعة هذه بدون أي أجهزة خارجية.
سخان من موقد طابعة ليزر. الأساس هو الخزف ، الموصلات من الفضة. السخان عبارة عن تركيبة كربون مطلية للحماية بطبقة من الصقيل.تم تصميم الصمامات البوليمر القابلة لإعادة التعيين بشكل مشابه. إذا تجاوز التيار من خلال هذا المصهر التيار الاسمي ، فسيتم توسيع البوليمر في التركيبة من التسخين ، وتقاوم المقاومة المتزايدة بشكل حاد التيار من خلال المصهر إلى قيمة صغيرة. توفر هذه الصمامات حماية بطيئة ، ولكنها لا تتطلب استبدال المصهر بعد كل حادث.
قطب لحام الكربون - يستخدم للحام ، عندما يكون القطب مطلوبًا فقط للحفاظ على القوس دون أن يذوب. الفحم أرخص بكثير من التنغستن ، ولكنه أقل متانة ويحترق تدريجيًا في الهواء.
أقطاب كهربائية من مصباح القوس المستخدم للتصوير. أقطاب KSB العلامة التجارية - فيلم الفحم تصوير لهب أبيض غير نحاس.مواد النحاس الجرافيت. تم الحصول عليها عن طريق تلبيد مسحوق من النحاس والجرافيت بنسب مختلفة. اعتمادًا على التكوين ، يمكن أن يكون من الفحم الأسود إلى الأحمر الداكن مع لمعان نحاسي. يتم استخدامه كمادة من مواد الاتصال المنزلقة - فرش الأجهزة الكهربائية. توفر هذه الفرش مقاومة منخفضة للدوران - تنزلق جيدًا فوق نقاط تلامس المجمع. بالإضافة إلى ذلك ، فإن صلابتها أقل بشكل ملحوظ من صلابة المعدن في المجمع ، بحيث يتم إزالة واستبدال الفرش الرخيصة بدلاً من الدوار باهظ الثمن أثناء التشغيل.
الفرش البالية من محرك الغسالة. ضعف اتصال الفرشاة بالمجمع هو سبب الشرارة المتزايدة.مصادر
إذا كنت بحاجة فجأة إلى قطب كربوني عاجل ، على سبيل المثال ، لحام مزدوج حراري ، فإن الطريقة الأكثر بأسعار معقولة هي إزالة القطب المركزي من بطارية الملح (تبدأ علاماته بـ R وليس LR ، فلن تعمل القلوية ("القلوية"). يحتوي قضيب الكربون من البطارية على آثار من المنحل بالكهرباء ، لذلك قبل الاستخدام ، لن يكون من الخطأ شطفها وغليها في الماء لإزالة بقايا الإلكتروليت.
نكروم
لتصنيع السخانات ، مقاومات الطاقة ، السبائك بالمتطلبات التالية مطلوبة:
- مقاومة عالية نسبيًا - وإلا سيتعين جعل السخان طويلًا ورفيعًا ، مما سيؤثر سلبًا على المتانة.
- مقاومة الأكسدة في الهواء. إذا دخل الهواء اللمبة ، سوف يحترق اللولب بسرعة كبيرة. في درجات الحرارة المرتفعة ، تزداد معدلات التفاعلات الكيميائية ، ويبدأ الأكسجين الجوي في أكسدة حتى المعادن التي تكون مستقرة في درجة حرارة الغرفة.
- لها خصائص ميكانيكية مقبولة. سوف تؤثر ليونة منخفضة وهشاشة متزايدة سلبًا على موثوقية المنتج.
تصنع السخانات عادة من السبائك التالية:
نيتشروم (55-78٪ نيكل ، 15-23٪ كروم) درجة حرارة تشغيل تصل إلى 1100 درجة مئوية على الرغم من أن النيكروم هي فئة كاملة من السبائك مع اختلاف بسيط في التكوين.
Fechral ، الاسم مشتق من تكوين FeCrAl (12-27٪ Cr ، 3.5-5.5٪ Al ، 1٪ Si ، 0.7٪ Mn ، الباقي Fe) درجة حرارة تشغيل تصل إلى 1350 درجة مئوية (تسمى أحيانًا كانتال - kanthal ، هذه ليست درجة سبيكة ، ولكن علامة تجارية أصبحت اسمًا مألوفًا ، مثل "الترمس").
توفر إضافة الكروم تشكيل طبقة واقية على سطح السبائك ، بحيث يمكن أن تعمل سخانات نيتشروم لفترة طويلة في الهواء مع درجة حرارة سطح عالية.
يصبح Fechral هشًا بعد التسخين. بعد التسخين ، لا يزال من الممكن ثني نيتشروم بطريقة أو بأخرى. في الوقت نفسه ، فإن fechral أرخص من نيتشروم ؛ في البيع بالتجزئة ، لا يمكن ملاحظته ، ولكنه ملحوظ بكميات كبيرة.
نيتشروم حلزوني مع فتيل بداخله - مرذاذ السيجارة الإلكترونية. يتم قطع الستايروفوم بسلسلة نيتشروم يتم تسخينها بواسطة التيار الكهربائي. كما أنها تصنع أحواض عزل حرارية من نيتشروم - وهي الطريقة الأكثر موثوقية لإزالة العزل من السلك وعدم إتلاف نواة موصلة.
والمثير للدهشة ، أنه من الصعب جدًا شراء نيتشروم على شكل أسلاك بكميات صغيرة ، ولا يرغب البائعون المحليون في سماع كميات أقل من كيلوغرام. لذلك ، إذا كنت بحاجة إلى عمل عنصر تسخين ، فمن الأسهل إرجاع nichrome مع أي سخان مروحة معيب.
عادة ما يتم لحام أطراف عناصر التسخين بالموصلات أو تثبيتها ميكانيكيًا - باستخدام برغي أو العقص.
سبائك لتصنيع المقاومة الحرارية
تحتوي جميع المواد على TCS - معامل درجة الحرارة للمقاومة ، وهو مقياس لمدى تغير المقاومة مع درجة الحرارة. يمكن أن تكون إيجابية - مثل المعادن ، مع زيادة درجة الحرارة تنمو المقاومة ، يمكن أن تكون سلبية ، مثل أشباه الموصلات ، مع انخفاض درجة الحرارة تنخفض المقاومة. في تصنيع أدوات القياس الدقيقة ، من الضروري أن يكون هناك مقاومة بحد أدنى من الانجراف الاسمي اعتمادًا على درجة الحرارة. للقيام بذلك ، اخترع السبائك مع الحد الأدنى من TCS:
كونستانتان (59٪ Cu ، 39-41٪ Ni ، 1-2٪ Mn)
المنجنين (85٪ Cu، 11.5-13.5٪ Mn، 2.5-3.5٪ Ni)
جدول يوضح معامل درجة الحرارة (يشار إليه باسم α) لمختلف
المعادن:
| المواد | معامل درجة الحرارة α |
|---|
| سيليكون | -0.075 |
| الجرمانيوم | -0.048 |
| المنجنين | 0.00002 |
| قسنطينة | 0.00005 |
| نيتشروم | 0،0004 |
| الزئبق | 0،0009 |
| الصلب 0.5٪ ج | 0.003 |
| زنك | 0.0037 |
| التيتانيوم | 0.0038 |
| فضي | 0.0038 |
| نحاس | 0.00386 |
| الرصاص | 0.0039 |
| البلاتين | 0.003927 |
| ذهب | 0.004 |
| المنيوم | 0.00429 |
| القصدير | 0.0045 |
| تنجستن | 0.0045 |
| نيكل | 0.006 |
| حديد | 0.00651 |
للتبسيط ، يقول المعامل α كم مرة ستتغير مقاومة الموصل عندما تتغير درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة.
الجنود
اللحام هو عملية ربط جزأين باستخدام اللحام ، وهي مادة ذات نقطة انصهار أقل من الأجزاء المرتبطة. على سبيل المثال ، توصيل اثنين من الموصلات النحاسية باستخدام القصدير. هو استخدام اللحام الذي هو الفرق الرئيسي عن اللحام ، عندما يتم توصيل الأجزاء بواسطة ذوبان من نفسها ، على سبيل المثال ، يتم لحام خطاف فولاذي إلى باب فولاذي باستخدام قطب لحام ذوبان الفولاذ.
غالبًا ما يتم تصنيف الجنود إلى مجموعتين - صهر (نقطة انصهار 400 درجة مئوية أو أكثر) وقابل للانصهار. أو ، في بعض الأحيان ، صلبة وناعمة. وبالنظر إلى أن الجنود اللينين عادة ما يكونون قابلين للانصهار ، غالبًا ما يكون الجنود الصلبون مرادفين للحراريات ، وأن الجنود اللينين يصهرون.
في التكنولوجيا الإلكترونية ، يتم استخدام الجنود لإنشاء اتصال كهربائي موثوق. الباعة الرئيسيون في مجال التكنولوجيا الإلكترونية طريون ، يعتمدون على سبائك القصدير والرصاص. لن يتم النظر في جميع الجنود الغريبة الأخرى.
القصدير
سن - تين. المكون الرئيسي للجنود لينة. القصدير معدن منخفض الذوبان نسبياً ، يسمح باستخدامه لتوصيل الموصلات. في شكله النقي لا يستخدم (انظر الحقائق). نظرًا لارتفاع تكلفة القصدير (بالإضافة إلى أسباب أخرى ، انظر أدناه) ، يتم تخفيفه بالرصاص في الجنود. اللحام من 61 ٪ من القصدير و 39 ٪ من الرصاص يشكل
انصهارًا ، مع مثل هذا الخليط ، POS-61 (Tin-Lead Solder - 61٪ tin) يعمل على لحام مكونات الراديو على الألواح والأسلاك. في العقد الأقل أهمية (الشاسيه ، ومشتتات الحرارة ، والشاشات ، وما إلى ذلك) ، يتم تخفيف القصدير في الجنود بقوة أكبر ، حتى 30 ٪ من الصفيح ، 70 ٪ من الرصاص.
منذ فترة طويلة ملحومة الأجهزة الإلكترونية مع جنود من الرصاص والقصدير. ثم بدأ خبراء البيئة في الجري وقالوا إن الرصاص معدن ثقيل ، سام ، ولن تكون هناك مشكلة إذا لم تكن جميع أجهزة iPhone ، وأجهزة الكمبيوتر وغيرها من الأدوات في مكب النفايات ، من حيث يدخل الرصاص إلى البيئة. لذلك ،
توصلوا إلى سلسلة من الجنود الخاليين من الرصاص ، عندما يتم تخفيف القصدير باستخدام البزموت ، أو يتم استخدامه في شكله النقي ، مثبتًا بالإضافات ، على سبيل المثال ، الفضة. لكن هؤلاء الجنود أغلى ثمناً ، وأسوأ في الخصائص ، وأكثر حرارية. لذلك ، سيبقى جنود الرصاص في منتجات مهمة للتطبيقات العسكرية والفضائية والطبية لفترة طويلة.
بالإضافة إلى ذلك ، يميل الجنود الخاليون من الرصاص إلى تشكيل "شارب". شعيرات القصدير - بلورات رقيقة طويلة تنمو من لحام القصدير - هي سبب فشل المعدات وأعطالها. لسوء الحظ ، فإن المواد المضافة إلى الجنود لا تسمح بنسبة 100٪ بوقف نمو "الشوارب" ، وبالتالي ، فإن الجنود الذين يستخدمون القصدير ، كما تم اختباره بمرور الوقت ، يستخدمون في الأنظمة الحيوية - الفضاء ، الطب ، الجيش ، التطبيقات الذرية.
المزيد عن الشارب.
حقائق القصدير
- القصدير النقي عرضة لـ "طاعون القصدير" ، عندما يكون القصدير عند درجات حرارة أقل من 13.2 درجة مئوية يغير شبكه البلورية ، ويتحول من معدن لامع إلى مسحوق رمادي (كما هو الحال عند تسخينه ، يتحول الماس إلى الجرافيت). وفقًا للحكايات ، فإن طاعون القصدير هو أحد أسباب هزيمة الجيش النابليوني في المدن الروسية القاسية (تخيل كيف تتحول الأزرار والملاعق والشوك والأكواب إلى مسحوق رمادي في البرد). وحقيقة أن طاعون القصدير أصبح أحد الأسباب التي دمرت رحلة سكوت - علب الصفيح ، كانت خزانات الوقود ملحومة بالقصدير وانهارت ببساطة في البرد. يكمل مكمل البزموت الصغير طاعون القصدير.
- ينقل القصدير تيارًا كهربائيًا أسوأ بـ 7 مرات من النحاس.
- يستخدم القصدير كطلاء واقي للعلب - الصفيح الملامس للطعام لا يجعله خطراً. (ولكن بما أن القصدير على يمين الحديد في سلسلة الشد المعدني ، فإن الصفيح لا يحمي الحديد من التآكل كلفانيًا ، مثل الزنك ، الموجود على يسار الحديد في سلسلة الشد المعدني. كيف يمكن العثور على أعمال الحماية الكلفانية هنا ).
- قبل التوزيع الواسع للألمنيوم ، كان الرقاقة مصنوعًا من الصفيح ، وكان يطلق عليه "staniol" (من ستانوم - الاسم اللاتيني للقصدير).
- لا تحاول إصلاح المجوهرات مع جنود من الصفيح والرصاص. ستكون قوة المفصل غير مقبولة ، وسيؤدي وجود لحام منصهر على السطح إلى تعقيد اللحام العادي مع الجنود الصلبين.
جنود منصهرون
وبناءً على سبائك القصدير ، تم تطوير بائعي المنصهرات. وحتى الجنود الذين يصهرون جدًا ويذوبون في الماء الساخن.
قائمة جيدة
من السبائك موجودة على ويكيبيديا.
لفائف وقضبان من جنود الرصاص والقصدير. يحتوي سلك اللحام على قناة مركزية ذات تدفق يسهل عملية اللحام.الجنود الأساسيين للمعدات اللاسلكية
- POS-61 - 61 ٪ من القصدير والباقي الرصاص. نقطة الانصهار (السائل) 183 درجة مئوية. هناك العديد من التشابه في تكوين وخصائص الجنود المستوردين حيث تختلف نسب المكونات بنسبة اثنين في المائة ، على سبيل المثال ، Sn60Pb40 أو Sn63Pb37.
- POS-40 - 40٪ قصدير. والباقي الرصاص. نقطة انصهار (سائل) 238 درجة مئوية أقل متانة ، وأكثر مقاومة للحرارة ، غير قابلة للانصهار (لا تذوب على الفور ، هناك نطاق درجة حرارة يبدو فيه اللحام أشبه بالعصيدة). ولكن نظرًا لحقيقة أنها أرخص مرتين تقريبًا (القصدير مكلف) ، يتم استخدامه للاتصالات غير المسؤولة - لحام الشاشات والإطارات. يتشابه الجنود POS-33 (نقطة انصهار 247 درجة) ، POS-25 (نقطة انصهار 260 درجة) ، POS-15 (نقطة انصهار 280 درجة).
- الجنود الخالي من الرصاص. لحام الأنابيب النحاسية بالموقد ، يستخدم اللحام الناعم بنسبة 3٪ من النحاس (Sn97Cu3) في الغالب. لا يحتوي على الرصاص ، وبالتالي فهو مناسب لمياه الشرب. لأسباب بيئية ، يتم لحام الإلكترونيات الحديثة في المصانع بشكل رئيسي مع البائعين الخاليين من الرصاص. مقال جيد.
القائمة هي جنود منصهرون بالكامل:
- سبائك روز: 25٪ Sn ، 25٪ Pb ، 50٪ Bi. نقطة الانصهار +94 درجة مئوية.
- سبائك الخشب: 12.5٪ Sn ، 25٪ Pb ، 50٪ Bi ، 12.5٪ Cd نقطة انصهار +68.5 ° C.
يتم استخدامها لتلوين لوحات الدوائر المطبوعة من قبل الهواة ، لأنها تذوب في الماء الساخن ، ومن الممكن تغطية رقائق النحاس بسرعة في لوحة الدوائر المطبوعة بملعقة مطاطية تحت طبقة من الماء المغلي. في التكنولوجيا ، يتم استخدامها لحام الأجزاء التي لا يمكن أن تصمد أمام التسخين إلى درجات الحرارة العادية للجنود ، أو في الحالات التي يكون فيها المعدن منخفض الذوبان لسبب ما (على سبيل المثال ، لمستشعر درجة الحرارة).
إذا قمت بلحام جهات الاتصال المحملة بنابض باستخدام لحام منصهر ، فستحصل على مصهر حراري بسيط وموثوق به ، عندما يتم تجاوز درجة الحرارة ، يذوب اللحام وتكسر جهات الاتصال الدائرة. صحيح ، سيتحول المصهر إلى استخدام لمرة واحدة. في العديد من أجهزة التلفزيون السوفياتية ، كانت وحدة المسح الأفقي تتمتع بالحماية من نابض لولبي فولاذي عادي ملحوم إلى لحام منصهر. عند ارتفاع درجة الحرارة ، بما في ذلك من تيار كبير خلال فصل الربيع ، تم لحامه وتمزيقه. الصمامات من هذا النوع جيدة جدًا كحماية من الحرائق.
الموصلات الأخرى
السبائك الحرارية
لتصنيع المزدوجات الحرارية ، يتم استخدام السبائك المقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة ، ولكنها تمتلك في نفس الوقت حرارة حرارية عالية. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول
المزدوجات الحرارية في الأدبيات ذات الصلة.
سبائك:
- Chromel (90٪ Ni ، 10٪ Cr)
- كوبل (43٪ ني ، 2-3٪ Fe ، 53٪ Cu)
- ألوميل (93-96٪ ني ، 1.8-2.5٪ آل ، 1.8-2.2٪ مين ، 0.8-1.2٪ سي)
- البلاتين (100٪ نقطة)
- روديوم بلاتينيوم (10-30٪ Rh)
- نحاس (100٪ نحاس)
- كونستانتان (59٪ Cu ، 39-41٪ Ni ، 1-2٪ Mn)
من خلال توصيل اثنين من الموصلات من معدنين مختلفين ، يتم الحصول على المزدوجات الحرارية ، على سبيل المثال ، مزدوج حراري من النوع K (TXA - Chromel-Alumel Thermocouple). الأزواج الأكثر شيوعًا هي كروم ألوميل ، كروم كوبل ، نحاس كونستانتان (لدرجات الحرارة المنخفضة) ، بلاتين-بلاتين-روديوم (للقياسات الدقيقة ودرجات الحرارة المرتفعة).
أكسيد القصدير الهند
أوكسيد الهند - القصدير (أكسيد القصدير الإنديوم أو ITO باختصار) هو أشباه الموصلات ، ولكن له مقاومة منخفضة ، والأهم من ذلك ، فيلم أكسيد القصدير الإنديمي شفاف.
يتم استخدام هذه الخاصية في تصنيع شاشات LCD ، يتم ترسيب شبكة الأقطاب الكهربائية على السطح الزجاجي بدقة من أكسيد القصدير الإنديمي. تحتوي لوحات اللمس المقاومة أيضًا على طلاء موصل شفاف.
بالكاد يمكن رؤية فيلم ITO في الانعكاس ، لذلك على الأقل بطريقة ما كان ملحوظًا ، اضطررت إلى تفكيك شاشة LCD:
زجاج من مؤشر LCD لساعة إلكترونية. تم توصيل المؤشر بالدائرة الإلكترونية من خلال لثة موصلة ، ويمكن رؤية مجموعة من الاتصالات في الجزء السفلي من الزجاج.
الفيلم موصل غير مرئي في الضوء
والمثير للدهشة أن مقاومة الفيلم منخفضة للغاية.على هذا انتهينا من الموصلات. في الجزء التالي ، نبدأ مراجعة العوازل.
روابط لأجزاء من الدليل:
1 : الموصلات: الفضة والنحاس والألمنيوم.
2 : الموصلات: الحديد ، الذهب ، النيكل ، التنجستن ، الزئبق.
3 : الموصلات: الكربون ، النيكروم ، السبائك القابلة للحرارة ، الجنود ، الموصلات الشفافة.
4 : عوازل غير عضوية: بورسلين ، زجاج ، ميكا ، سيراميك ، أسبستوس ، غاز وماء.
5 : العوازل العضوية شبه الاصطناعية: الورق ، والجاودار ، والبارافين ، والزيت ، والخشب.
6 : عوازل اصطناعية على أساس راتنجات الفينول فورمالدهايد: الكربوليت (الباكليت) ، جيتيناكس ، تكستوليت.
7 : العوازل: الألياف الزجاجية (FR-4) ، والنسيج المطلي ، والمطاط والمطاط الصلب.
8 : البلاستيك: البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبوليستيرين.
9 : اللدائن: بوليترافلوروإيثيلين ، كلوريد البولي فينيل ، بولي إيثيلين تيريفثاليت والسيليكون.
10 : اللدائن: بولي أميد ، بوليميد ، ميثاكريلات عديد الميثيل والبولي كربونات. تاريخ استخدام البلاستيك.
11 : شرائط وأنابيب العزل.
12 : نهائي