Написать эту статью меня побудил очередной опус на "Дзене" из серии "серебро и золото обладает несравненно более высокой проводимостью и точностью передачи сигнала по сравнению с медью". О том, какую роль выполняют покрытия из драгоценных металлов, многие имеют весьма смутные представления, и тем не менее, им их назначение кажется совершенно очевидным.
Здесь я опишу, зачем на самом деле покрывать проводники серебром и золотом. А в следующей публикации -- технологию, как это сделать в домашних условиях.
О проводимости меди, серебра, золота и т.п.
Вопреки распространенному предрассудку аудиофилов, проводимость металлов вовсе не пропорциональна их цене на Лондонской бирже. Наинизшим среди всех металлов удельным сопротивлением обладает серебро, а на втором месте находится медь -- ее проводимость всего на 6% хуже, чем у серебра. Золото же -- на третьем месте и на 30% хуже меди. Я уж не говорю о платине, иридии, палладии и прочих не менее благородных металлах -- по проводимости они больше похожи на железо или олово.
Итак, если мы сделаем проводники из серебра, мы получим на 6% лучшую проводимость при том же сечении. Разница эта столь ничтожна, что никакого смысла в замене меди серебром нет, учитывая почти стократную разницу в цене. Впрочем, из-за последней никто, кроме наиболее фанатичных аудиофилов, последовательно применяющих принцип "качество звучания пропорционально цене", провода целиком из серебра не делает (впрочем, в истории были разные случаи).
Явление вытеснения переменного тока из глубины проводника в его поверхностные слои -- скин-эффект -- позволяет на высоких частотах заменять хороший проводник его тонким слоем поверх проводника плохого, или вовсе не проводника. Толщина скин-слоя для немагнитных металлов обратно пропорциональна квадратному корню из частоты и удельного сопротивления, и для серебра составляет 65 мкм на частоте 1 МГц. К слову, толщина электролитического серебрения обычно не превышает 50 мкм, чего достаточно для ВЧ сигналов КВ диапазона и выше (с частотами выше 3 МГц). Тем не менее, выигрыш в проводимости окажется не выше упомянутых шести процентов, что легко компенсируется увеличением диаметра провода на те же 6%. Правда, при необходимости заменить медь латунью или бронзой, серебрение в плане снижения омических потерь имеет больше практического смысла, так как их проводимость на порядок хуже проводимости меди. Вместе с тем, зачастую покрытию серебром предпочитают золочение, о котором и вовсе нельзя сказать, что оно повышает проводимость. Во-первых, удельное сопротивление золота выше, чем у меди, во-вторых, толщина позолоты из-за дороговизны обычно не превышает нескольких микрон, что "вмещает" скин-слой лишь на частотах под гигагерц. Все это говорит о том, что истинная роль серебрения и золочения -- не просто в повышении поверхностной проводимости.
Медь, серебро и золото на воздухе
Медь не относится к числу особенно активных металлов. Тем не менее, на воздухе она покрывается тонким слоем сложного состава и микроструктуры, сложенным из оксидов меди (в основном, ее закиси, Cu2O с небольшими примесями оксида двухвалентной меди CuO и малоизвестного полуторного оксида Cu2O3), основного карбоната меди, ее сульфида, а также самой меди, содержащей растворенный кислород. При комнатной температуре пленка быстро достигает толщины 1,5 нм и далее продолжает медленное утолщение, нарастая до нескольких сот нанометров за несколько лет, причем во влажном воздухе этот процесс идет значительно быстрее из-за того, что при этом увеличивается содержание в пленке основного карбоната меди, склонного к формированию рыхлого, не защищающего поверхность металла, осадка. В сырой обстановке этот процесс доходит до стадии, когда медь покрывается легко осыпающейся, пачкающей руки зеленью. При умеренной влажности поверхность меди по мере окисления постепенно темнеет и теряет блеск.
При окислении поверхности поликристаллической меди на протекание данных процессов существенно влияют границы кристаллических зерен. Оксидный слой глубоко "врастает" в металл по этим границам из-за высокой подвижности кислорода в дефектных областях кристаллической решетки металла в их окрестностях. Глубина проникновения окисления по границам зерен достигает нескольких микрометров и зависит от характера микроструктуры меди, что формирует на ее поверхности слой пониженной проводимости. Замечу, эта пониженная проводимость возникает не вследствие протекания тока через оксиды, которые почти не проводят ток. Их проводимость на несколько порядков ниже проводимости меди, вследствие чего через них протекает ничтожная часть общего тока. Снижение проводимости возникает из-за уменьшения эффективного сечения скин-слоя, в который вдаются непроводящие межкристаллитные слои, и увеличения пути тока вдоль извилистой, негладкой поверхности проводника. Влияние этого эффекта тем сильнее, чем выше частота, то есть тоньше скин-слой.
В отличие от меди, серебро и золото на воздухе не окисляются ни при каких температурах. Их оксиды существуют лишь при низких температурах (у серебра -- ниже 280°С, у золота -- ниже 160°С), разлагаясь на металл и кислород при нагревании, что делает практически невозможным их получение путем прямого окисления металла на воздухе или в кислороде. Золото и серебро с измеримой скоростью окисляются непосредственно только озоном. Таким образом их поверхности всегда чисты от оксида. Для серебра характерно образование черной пленки сульфида на воздухе, загрязненном сернистыми соединениями или в контакте с серосодержащими материалами (резина, белки). Однако, в отличие от проникающего вглубь меди оксида, сульфидная пленка на серебре имеет очень малую толщину и не проникает по границам зерен, так что меньше сказывается на поверхностной проводимости. Чтобы избежать ее появления, избегают соседства серебра с резиной и помещают внутрь корпусов оборудования (особенно закрытых более-менее плотно) газопоглотители.
Таким образом, покрытие меди серебром или золотом обеспечивает защиту проводника от поверхностного окисления, исключая постепенное ухудшение проводимости на радиочастотах. Кстати, из-за малой толщины золотых покрытий меньшая проводимость золота становится существенной только на очень высоких частотах, когда в слое золота помещается существенная часть скин-слоя. Здесь, однако, надо отметить: распространенная в производстве печатных плат технология "иммерсионного золочения" представляет собой фактически никелирование с осаждением поверх никеля тончайшего (всего 50 нм) слоя золота, единственной задачей которого является обеспечение паяемости. Такое покрытие отнюдь не улучшает, а лишь ухудшает проводимость на высоких частотах.
Паяемость и другие технологические моменты
Если вы были радиолюбителем еще в советские годы, вы, я думаю, помните -- перед пайкой выводы деталей чаще всего нужно было зачистить и облудить, особенно если они были старыми, долго хранились и потому окислились. И среди всех этих деталей выделялись транзисторы и микросхемы "в золоте": с ними этих упражнений со скальпелем не требовалось никогда. То же касалось и посеребренных выводов некоторых резисторов и конденсаторов, великолепно паявшихся, даже если они немного потемнели. В самом деле, зачем еще покрывать выводы резистора серебром? Снизить ВЧ-потери и повысить проводимость выводов? У резистора? Видимо, только ради паяемости, с которой без благородных металлов у советской радиопромышленности были вечные проблемы, ставшие особенно неприятными, когда стали внедрять автоматические производственные линии, в которые зачистка и облуживание выводов никак не вписывалось. Конечно, помимо паяемости, есть еще устойчивость к коррозии и ряду других, как говорят военные, спецфакторов. Ну и немаловажным фактором, видимо, является и внешняя привлекательность корпуса для всякого рода военпредов и прочей подобной публики. Чем-то иным сложно объяснить покрытие золотом всего корпуса некоторых транзисторов.
Впрочем, золото применялось и по чисто технологическим соображениям. Кремний легко припаивается к золоту за счет образования эвтектического сплава золото-кремний. Из-за этого золото прочно обосновалось в металлических и керамических корпусах полупроводниковых приборов, как материал, которым покрывалась площадка для монтажа кристалла. При этом часто золота не жалели: вместо осаждения золотой пленки только на самой площадке размером, может быть, лишь немного больше него, золотом покрывали всю нижнюю часть корпуса транзистора, а одновременно с дном керамического корпуса золотом покрывали всю открытую разводку, выполненную на нем вжиганием молибдена. А заодно и припаянные к ней выводы. Были и технологические курьезы вроде диодов с одной золотой ногой -- кристалл паяли к детали, сделанной с выводом одним целым, а гальванически осаждать золото только на часть научились не сразу. Потом монтажники были вынуждены тщательно собирать остатки всех этих золотых ног, обрезанные перед пайкой, и сдавать их куда следует.
А еще есть такая вещь, как термокомпрессионная сварка. Сейчас она реже используется для разварки соединений между контактными площадками кристалла и выводной рамкой корпуса, а раньше это был практически безальтернативный способ. Суть его состоит в том, что золото легко приваривается к золоту при небольшом нагреве (около 300 °С) и сильном сжатии. Связано это с отсутствием на золоте каких-либо поверхностных пленок, препятствующих непосредственному соприкосновению кристаллических решеток. Технологически способ очень прост: к контактной площадке кристалла или корпуса, покрытой предварительно золотом, сильно прижимают специальной иглой-капилляром, разогретой до нужной температуры, золотую проволочку толщиной 10-50 мкм. Золото с золотом тут же накрепко срастаются, образуя надежное соединение.
Была и остается еще одна причина для широкого применения золота. Это пайка крышки, закрывающей кристалл. К керамике нельзя приварить крышку компрессионной сваркой, как к металлу. Поэтому ее припаивают. Покрытые золотом обрамление вокруг кристалла и поверхность крышки спаиваются друг с другом без применения каких-либо флюсов, тогда как при использовании других металлов флюс был бы необходим, и возник бы риск попадания его под крышку, где он и остался бы, став причиной выхода из строя кристалла.
Немного о других ролях драгметаллов в электронике
Помимо покрытий на проводниках, серебро и золото (а то и экзотику вроде палладия, рутения или платино-иридиевого сплава) мы часто встречаем на поверхностях контактов. В каких-нибудь сильноточных переключателях и реле можно встретить даже не тоненькую пленку металла, а вполне весомые напаянные или приклепанные к контакту пластинки драгоценного металла. В детстве у меня была пластинка весом в несколько грамм из сплава платины и иридия - контакт из какого-то сильноточного контактора. Это сокровище я в конце концов потерял при переездах.
Золото в контактах хорошо опять-таки гарантированным отсутствием каких-либо окислов на поверхности. И когда золото касается золота, контакт получается надежным, с очень малым переходным сопротивлением и совершенно линейным, тогда как контакт, образованный другими металлами, может представлять структуру металл-диэлектрик-металл или металл-полупроводник-металл, вольтамперная характеристика которой на масштабах долей милливольта может оказаться существенно нелинейной.
Однако чтобы использовать положительные свойства золота, оно должно быть чистым. А чистое золото -- такой себе конструкционный материал. Оно мягкое, и контакт из него вряд ли выдержит много замыканий-размыканий. К тому же из-за отсутствия каких-либо разделительных слоев между соприкасающимися поверхностями такие контакты очень склонны к слипанию. Я выше писал про термокомпрессионную сварку. Аналогичный эффект наблюдается и с золотыми контактами, стоит им в замкнутом состоянии чуть подогреться протекающим током. Поэтому золотые контакты в реле применяют в основном для коммутации слабых сигналов, когда важно малое и стабильное сопротивление замкнутого контакта, отсутствие каких-либо нелинейных эффектов и искажений. В условиях вакуума или инертной атмосферы схожими свойствами, но без липкости, присущей золоту, обладают рутений и родий, которые к тому же являются довольно твердыми металлами. Их часто применяют на контактах слаботочных герконов в виде тонких пленок с подслоем из вольфрама. А на воздухе золото часто заменяют палладием. В свое время, когда палладий был сравнительно дешевым, его ставили в реле прямо в виде массивных контактных заклепочек, как серебро. Иридий же, являясь чрезвычайно твердым и тугоплавким металлом, сам по себе или в сплаве с платиной применяется для контактов, работающих как на воздухе, так и в вакууме, когда нужна высокая износостойкость, дугостойкость и надежность.
Платина - металл-эталон. Ее можно довести до очень высокой степени очистки, и тогда ее свойства становятся равны теоретически рассчитанным. Например, самые точные датчики температуры - это платиновые термометры сопротивления. В таком датчике применяется тончайшая проволока из платины в стеклянной изоляции, намотанная на крохотный каркас, или тонкая платиновая пленка, напыленная в виде змейки для увеличения длины на кварцевой или керамической подложке. В океанологических зондах такие термометры позволяют измерять температуру не только чрезвычайно точно -- до тысячной градуса, но и очень быстро, за десятые и даже сотые доли секунды. Диапазон измерения платиновыми термометрами сопротивления -- от гелиевых температур до 1000 и более °С. Стандартными и образцовыми являются и платиново-платинородиевые термопары, и платиновые электроды электрохимических ячеек, и платиновые, покрытые платиновой чернью, излучающие поверхности эталонных источников света.
Особая роль в электронике у палладия. Его тончайшая пленка, получаемая разложением палладиевой соли, служит проводящей "затравкой" для гальванического наращивания меди одновременно на обе стороны стеклотекстолита и внутрь переходных отверстий. Но палладий не только дорог, его соединения страшно вредны для здоровья, вызывая рак в самых микроскопических количествах. Поэтому от его использования в изготовлении печатных плат стараются уйти. А самое (печально) известное применение палладия -- это переходный слой между серебром и сегнетоэлектрической керамикой в многослойных конденсаторах. Без него серебро диффундирует в керамику под действием поля, прорастая сквозь нее нитевидными кристаллами и вызывая со временем пробой конденсатора. Значительное содержание палладия в некоторых советских конденсаторах КМ-5 и КМ-6 привело к уничтожению множества аппаратуры, из которой эти конденсаторы (а заодно и все подряд, внешне на них похожие) варварски выкусывали для сдачи на металл.
И в конце -- немного истории
Я писал выше, что случаи бывали в истории разные. И на одном таком случае я хочу остановиться. Все мы знаем, что во время войны американцы вовсю работали над своим атомным проектом. Одной из главных задач было получение больших количеств изотопно-чистого урана-235, и изобретатель циклотрона Эрнест Лоуренс предложил использовать принцип масс-спектрометра для разделения изотопов. Для этого нужны были крупные мощные электромагниты, а на них требовалось много меди. Ее на реализацию проекта требовалось более 10 тысяч тонн, что в условиях войны было просто немыслимо -- меди отчаянно не хватало на военные нужды, ее запасы таяли, а поставки ее из Чили были прерваны. И полковник Маршалл, обратился... в американское Казначейство, так как было предложено заменить медь серебром. В Казначействе были крайне удивлены, когда узнали, что от них хотят получить не меньше 10000 тонн серебра: "Но полковник, в Казначействе мы не говорим о тоннах серебра, мы говорим о тройских унциях!" Тем не менее, 14 тысяч тонн серебра было выделено с условием полного возврата его в хранилища Казначейства по окончании войны.
Это было более 4 тысяч слитков серебра, каждый массой в 1000 тройских унций, которые в условиях строжайшей секретности, учета и тщательной охраны превращались в проволоку, ленту, шинопроводы и прочие электрические детали и материалы, которые затем перевозились на другие заводы, где создавались электромагниты -- каждый из которых содержал 14 тонн серебра, их было немногим меньше тысячи. При этом вооруженные охранники стояли рядом с рабочими, которые сверлили, точили и резали детали из серебра, зорко следя за тем, чтобы каждая стружка была собрана и отправлена в переработку. Только сами электромагниты уже перевозили без охраны -- ничего не выдавало, что под сварным стальным корпусом находятся даже не унции, а тонны драгоценного металла. В конце же, через пять лет, все серебро было извлечено, доведено до прежней чистоты, вновь отлито в слитки и... говорят, что его оказалось больше, чем было взято в хранилищах. Это было серебро, которое оставалось в плавильных печах с предыдущих плавок, откуда его никогда не извлекали раньше, но в этот раз из них был вынут и вычищен каждый грамм.
* * *
Поскольку диплом никто читать не будет, в качестве материала обмотки выбрано золото, а материала магнитопровода -- дерево (из дипломного проекта).
Комментарии (89)
saipr
06.10.2022 23:13+2Если вы были радиолюбителем еще в советские годы, вы, я думаю, помните — перед пайкой выводы деталей чаще всего нужно было зачистить и облудить, особенно если они были старыми, долго хранились и потому окислились. И среди всех этих деталей выделялись транзисторы и микросхемы "в золоте": с ними этих упражнений со скальпелем не требовалось никогда.
Помимо транзисторов и микросхем выделялись разъёмы в "золоте", в которых папы могли содержать до 135 ножек. Именно из-за этого богатства фактически и были разобраны на все советские ЕС ЭВМ, включая персоналки ЕС-18хх, и сданы на золото в 90-е годы прошлого столетия.
Sergeant101
07.10.2022 07:31+3Золото до сих пор используется для покрытия разъемов, например можно купить позолоченные rj-45 коннекторы.
А вообще автор ещё одну причину использования золота не указал: золото мягкое и не ломает контакты кремниевой пластины при температурном расширении.
jar_ohty Автор
07.10.2022 07:43Так как для разварки используют также медь и алюминий (с применением ультразвуковой сварки), это явно не решающая причина.
А что касается разъемов - да, даже примитивный разъем типа JST без золота - источник проблем, если через контакты протекает ток больше десятка миллиампер.
Mike-M
08.10.2022 18:44+1даже примитивный разъем типа JST без золота — источник проблем
Следует помнить и об обратном: если разъем будет часто соединяться/разъединяться, то золотое напыление быстро сотрется.
Чтобы соблюсти баланс между количеством циклов вынуть/вставить и стоимостью разъема, придумали четыре класса толщины золотого напыления — от 0,15 до 1,02 мкм. Соответствующее количество циклов (durability): 30, 100, 200, 500 раз.
Кроме того, от класса напыления зависит допустимая вибрационная нагрузка, а также устойчивость к SO₂ и H₂S.
Источник: Molex C-Grid III Product Specification.
vconst
08.10.2022 19:35Ну и часто ли приходится разбирать-собирать молекс? Два раза? При сборке и перед тем как выкинуть?
Mike-M
08.10.2022 23:26Чаще, чем Вы думаете — шестипиновый разъем SPI для программирования всякой всячины.
jar_ohty Автор
08.10.2022 23:45+1Особенно когда это разъем на программаторе.
Отдельное удовольствие -- это менять на измерительной аппаратуре разъемы SMA, у которых вот так стерлось золото с контактов после 100 присоединений.Mike-M
08.10.2022 23:59Можно было еще вспомнить про 40-pin IDE разъемы, которые в компьютерных компаниях нещадно использовали для проверки жестких дисков, но я постеснялся )
vconst
09.10.2022 11:43А каким-то нетравманичным способом их нельзя подсоединять? Напечатать на принтере что-то с рычагом и защелкой — прижимающее, а не вставляющее?
Mike-M
09.10.2022 15:36Печатать на принтере необязательно. Можно применить готовое решение в виде «прижимающих» ZIF панелей.
Почему так не делают производители профессиональных программаторов — вопрос производителям )
Других, менее травматичных способов, вроде, никто не изобрел. Я тоже )vconst
09.10.2022 15:45Наверное потому, что делать для каждой фигульки что-то типа процессорного сокета — слишком дорого и требует поддержки от тех, кто ответную часть будет делать. А разьем стоит копейки
vconst
07.10.2022 13:30Когда на работе отца разбирали БЭСМ — много таких разьемов сперли рабочие
На первых суперкомпьютерах CRAY разьемы питания были сделаны из золота, причем — хитрые разьемы. С одной стороны был золотой стержень толщиной несколько мм, а с другой — золотой цанговый зажим с гайкойjar_ohty Автор
07.10.2022 15:35+3Как-то на быличку похоже. Золото, если оно чистое -- плохой конструкционный материал, оно мягкое, практически лишено упругости, легко деформируется. Один раз закрутив такой цанговый зажим, его с большой вероятностью уже не раскрутишь -- резьба замнется. А с добавками для повышения твердости -- сразу потеряем и в проводимости, и в надежности контакта. И главное -- зачем? Шобдорогобогато? Все то же самое, но медное (или вовсе латунное, что еще лучше с точки зрения механики) с золотым покрытием контактных поверхностей работать будет даже лучше.
vconst
07.10.2022 15:40Я это рассказываю со слов человека, который это Крэй своими глазами видел. Его куски у него на работе валялись. Все пытаюсь напроситься туда, самому поглядеть…
jar_ohty Автор
07.10.2022 15:42+1Думаю, он заблуждается насчет того, что эти куски из сплошного золота.
vconst
07.10.2022 15:45Я не думаю, что заблуждается — суперкомпьютеры это его специальность. Им его специально отдали для разобраться. Но я переспрошу. Во всяком случае, слой золота там точно не микроны, это совершенно точно
sunnybear
06.10.2022 23:21+1Странно: в интернетах пишут, что палладий лечит от рака, а не калечит
ru1z
06.10.2022 23:53Возможно, речь идет о профзаболеваниях работников производства, где пленку получают высокотемпературным
разложением палладиевой соли
jar_ohty Автор
07.10.2022 15:40Не высокотемпературным, а просто погружением в раствор хлорида палладия платы, состоящей из восстановителя -- органического вещества. Палладий немедленно осаждается на ее поверхности. И точно так же он осаждается на биологических молекулах, включая ДНК, выводя их из строя. Это если очень приблизительно:)
ru1z
07.10.2022 16:08Тогда это не разложение, а восстановление.
Палладий, все-же комплексообразует с азотистыми основаниями, а не осаждается.
«Осаждение» в данном случае, на мой взгляд, не очень подходит, поскольку речь идет, по сути, о химических реакциях, а «осаждение» — это скорее результат (выпадение нерастворимого осадка и т.д.).
FlyingDutchman2
06.10.2022 23:40+6В статье среди металлов не упоминается тантал. А я помню, как лет сорок назад отец показывал мне какое-то специальное реле, в котором были контакты из тантала (красивого сиреневого цвета). Тантал был очень дорог, и когда реле выбрасывали, то контакты в обязательном порядке выпаивались и возвращались обратно на завод, где их производили.
Matshishkapeu
07.10.2022 00:34+1Там скорее всего дело в тугоплавкости и защите от разрушения при возникающих при замыкании-размыкании дуговых разрядах. Тантал вообще-то темно серый металл, так что сиреневость там скорее следствие каких-то химических процессов. Например, место на контакте с высокотемпературным керамическим изолятором из нитрида бора становилось ярко фиолетовым. Тантал по тугоплавкости не сильно уступает вольфраму, но гораздо легче поддается механической обработке ( а подвергшийся перекристаллизации при овер 2000 градусов я даже крошил руками при диаметре проволоки миллиметра в три). Скорее всего из-за неплохого сочетания теплопроводности, тугоплавкости и устойчивости к плазменному распылению он в тех контактах и использовался.
jar_ohty Автор
07.10.2022 07:46+2Цвета на тантале - это цвета побежалости оксидного слоя. Они могут быть весьма разнообразными вплоть до нанесения цветного рисунка.
jar_ohty Автор
07.10.2022 01:04+6Тантал не относится к драгоценным металлам и не является благородным металлом в смысле неокисляемости. Более того, это барьерный металл, что используется в конденсаторах. Но да, он дорогой, временами даже становился дороже золота (сейчас сильно дешевле).
Тантал как-то странно видеть в контактах. Он хоть и термостойкий, но -- повторюсь -- барьерный. На его поверхности всегда есть плотный слой оксида, являющегося прекрасным изолятором, и для получения надежного контакта его нужно поскрести.
cujos
07.10.2022 08:29+1В реле обычно серебро-палладий используется для низковольтных контактов. А высокотоковые платина-ирридий-родий.. Тантал немного о другом.
sterr
07.10.2022 00:22+3Оксидный слой глубоко "врастает" в металл по этим границам из-за высокой подвижности кислорода в дефектных областях кристаллической решетки металла в их окрестностях.
Вот вам и теплое ламповое звучание.
jar_ohty Автор
07.10.2022 09:20+3Только к звучанию это отношения имеет мало. Скин-слой на 20 кГц имеет толщину 0,3 мм, и в сигнальных проводах разумного сечения его практически нет. Что же касается "центрального мифа" аудиофилов про оксидные прослойки и нелинейность - как я уже говорил, по ним самим ток не течет, шунтируясь через массу меди. Отсюда - никакой нелинейности тут не будет. Ее даже на гигагерцах невозможно обнаружить.
Sun-ami
07.10.2022 14:35Через оксидные прослойки ток не течёт, если провод припаян с обоих концов. А вот если провод зажат в клеммах — тут могут быть варианты.
jar_ohty Автор
07.10.2022 14:42Если он зажат настолько слабо, что слой мягкой закиси меди не продавливается и не разрушается, ни о каком надежном контакте речи идти не может. Это не алюминий, на котором слой оксида имеет твердость 9 по Моосу.
Это скорее проблема не для клемм, а для контактов реле.Sun-ami
07.10.2022 22:21Оксид может быть и продавлен, но на очень маленьком участке. Так что площадь контакта медь-медь между жилами провода на несколько порядков меньше площади контакта через оксидные слои.
Iv38
07.10.2022 05:20+6Помню как сильно удивил знакомого аудиофила показав таблицу проводимости. Он правда думал, что чем дороже металл, тем лучше проводимость. Недавно видел на Алиэкспрессе дорогущие провода из, кажется, всего, что может казаться крутым. Там в сплаве были золото, платина, родий и иридий, если не путаю. Поверх меди, конечно же.
jar_ohty Автор
07.10.2022 09:40+6Что характерно, проводимость сплава всегда хуже проводимости самого плохо проводящего его компонента.
Jury_78
07.10.2022 08:26+5В отличие от меди, серебро и золото на воздухе не окисляются ни при каких температурах.
Серебро боится серы...
Анекдот: В купе поезда:
- Сколько я могу тебя учить, - говорит мать дочери, - не ешь яйца серебряной
ложкой, серебро от яиц портится.
- Век живи, век учись! - произнес грузин, перекладывая серебряные часы во
внутренний карман пиджака.jar_ohty Автор
07.10.2022 09:22+1Я об этом писал. Сульфидный слой на серебре вредит поверхностной проводимости гораздо меньше оксидного на меди. Фактически он вредит только контакту в разъемах и контактных группах.
Jury_78
07.10.2022 11:10+1Да, не знаю как сейчас... Раньше волноводы покрывали серебром, правда не все они делались из меди, были из латуни.
jar_ohty Автор
07.10.2022 15:26+1Для волноводов вообще не нужно делать их из меди. Медь -- плохой конструкционный материал. Она вязкая, ее трудно фрезеровать, она легко деформируется, теряя точность формы. Латунь и даже сталь в этом отношении гораздо лучше. А проводимость поверхности обеспечивается как раз серебрением.
OptimumOption
07.10.2022 09:26+1"В отличие от меди, серебро и золото на воздухе не окисляются ни при каких температурах" - это вы говорите про "сферический воздух в вакууме". А в условиях мегаполиса они окисляются на "раз-два" :)
jar_ohty Автор
07.10.2022 09:33+1Ни в каких условиях - если речь о чистом металле, а не о "золоте 585 пробы". Серебро может покрыться сульфидом, но не оксидом, а золото и на это не способно.
APLe
07.10.2022 10:53Ещё, я знаю, крышки процессоров золотом покрывали.
Это для чего? Для того, чтобы оксидный слой не превращался в термобарьер?
jar_ohty Автор
07.10.2022 11:03+2Это не крышка, это дно корпуса. Крышка снизу, где выводы. А золотом его покрывали, потому что кристалл к нему припаивается на эвтектику. А сверху - потому что так проще технологически, покрыть деталь со всех сторон.
Крышки тоже бывают позолоченные - чтобы избежать флюса при пайке.
ciuafm
07.10.2022 10:56Раз уж речь о серебре пошла, объясните мне пожалуйста чем отличается техническое серебро от "пищевого" из которого делают ложки и безопасно ли использовать техническое / банковское серебро для пищевой посуды?
jar_ohty Автор
07.10.2022 11:16+7Понятия "пищевого" серебра не существует, для столового серебра используются стандартные ювелирные сплавы 875-й, 916-й и 925-й пробы, содержащие кроме серебра медь.
Что же касается технического серебра, то это понятие растяжимое. Серебро из контактов часто содержит кадмий в качестве присадки, повышающей стойкость к дуге, и мышьяк с сурьмой, являющиеся, по-видимому, антиаффинажными добавками. Серебро из серебряно-цинковых аккумуляторов также содержит кадмий. Поэтому из этих источников серебро сначала нужно подвергнуть тщательной очистке (например, через хлорид серебра).
Банковское же серебро максимально чистое, оно имеет 9999 или 999 пробу. Чтобы из него делать посуду, его нужно сплавить с медью до 925 пробы, иначе оно слишком мягкое.
iShrimp
07.10.2022 21:53Кадмий опасен тем, что начинает "дымить" ещё в процессе плавки такого серебра, образуя мельчайший ядовитый аэрозоль.
APLe
07.10.2022 11:18Чем-то иным сложно объяснить покрытие золотом всего корпуса некоторых транзисторов.
А это про какие отечественные транзисторы? Я погуглил, но сходу не нашёл.
Интересуюсь на предмет "добавить такое диво к себе в коллекцию".
jar_ohty Автор
07.10.2022 11:33+1И импортные тоже. Где-то у меня валяется парочка таких, в корпусе ТО-3, полностью покрытом золотом. Потом есть слвершенно эпичные 2N1823 в корпусе, как у силовых тиристоров, сплошь в золоте. Ну и классика уже - IRFM260 в металлобериллиевом варианте TO220. Но в последнем золото по делу - оно изолирует бериллиевую керамику от контакта с людьми.
N1X
07.10.2022 13:01оно изолирует бериллиевую керамику от контакта с людьми
Я конечно не настоящий сварщик, но бериллиевая керамика вредна только при обработке, т.к. частицы попадают в легкие и вызывают бериллиоз. Т.е. это как и силикоз и подобные недуги - чисто механический вред, а не химический.
Или я ошибаюсь?
jar_ohty Автор
07.10.2022 13:15+1Нет, бериллий экстремально токсичен сам по себе. И, кстати, легкие бериллий поражает даже при поступлении перорально. Так что это не механическое повреждение. Бериллий и его оксид могут поступать в организм и при контакте с кожей -- кислоты кожных выделений способны перевести оксид бериллия в раствор.
N1X
07.10.2022 13:21Вон оно даже как, значит недооценивал вред. А такой классный теплопроводящий диэлектрик :)
jar_ohty Автор
07.10.2022 13:29У нитрида алюминия теплопроводность лишь чуть-чуть хуже при полной безвредности.
alpha_Dog
07.10.2022 13:42В рамках разговора как не вспомнить об акустике Focal Grande Utopia с бериллиевыми твиттерами.
jar_ohty Автор
07.10.2022 13:52+1И о том, как в комнату, куда шеф нашей лаборатории натащил рентгеновских трубок с помойки, пришли измерять концентрацию бериллия в воздухе и получили превышение ПДК в десятки раз.
ds-c
07.10.2022 11:21+1Всегда интересовало, в распространенных разъемах с контактами желтого цвета, вроде PLS, действительно используется покрытие из золота, или там что-то другое?
jar_ohty Автор
07.10.2022 11:36+4Это зачастую так называемое иммерсионное золото. На слой никеля химически осаждается тончайший, почти прозрачный слой золота. Бывают, впрочем, случаи напыления нитрида титана:) Хохма в том, что он изолятор.
ds-c
07.10.2022 11:45+1Т. е. недобросовестные производители могут нанести нитрид титана, чтобы покрытие было похоже на золото?
jar_ohty Автор
07.10.2022 12:47+1Недобросовестные -- это мягко говоря. Такие разъемы продавались в изобилии раньше в ларьках у вокзалов и станций метро. При попытке паять они не паялись, если не взять скальпель и не содрать напыление до металла.
PLS с таким напылением мне тоже попадалось однажды. Опять же, признак -- не паяется.
N1X
07.10.2022 13:02И тогда эти ножки можно будет использовать в качестве сверл =)
jar_ohty Автор
07.10.2022 13:17Для этого слой нитрида титана должен быть довольно толстым. У тех сверл, на которые нитрид титана напылили, зачастую он стирается после первого же сверления -- слишком тонким он был, чтобы как-то сопротивляться истиранию.
Gryphon88
07.10.2022 12:32Про WD слышал истории, что они начали жлобить на золочение контактных площадок и для реанимации померших винтов достаточно в некоторых случаях снять плату контролера, почистить-облудить контакты и поставить на место. Это правда?
jar_ohty Автор
07.10.2022 12:52Эта байка пошла на самом деле еще с "Дятлов". Причину дятловой болезни приписывали контактной группе, покрытой индием -- мол, индий окисляется, продавливается и теряет контакт. На деле ни одна из шаманских плясок вокруг этих контактов ни разу не дала результата.
А уж "истории про WD" -- это классика жанра. При том, что диски этой фирмы были по надежности на втором месте после IBM -- про них все время говорили, что они чуть ли не самые ненадежные.
104u
07.10.2022 18:39Не знаю насчёт WD, но лично у меня валяется винт Seagate с цеце из-за того, что серебро на контактах головки почернело. Свой винт разобрал (тоже сигейт, но эта серия вроде как не подвержена такой проблеме), тоже контакты почернели (7 лет ему), почистил и дальше погнали
jar_ohty Автор
07.10.2022 18:44+3Цеце - это ошибка микропрограммы и почернение контактов к ней отношения не имеет.
nixtonixto
07.10.2022 17:41+1распространенная в производстве печатных плат технология «иммерсионного золочения» представляет собой фактически никелирование с осаждением поверх никеля тончайшего (всего 50 нм) слоя золота, единственной задачей которого является обеспечение паяемости. Такое покрытие отнюдь не улучшает, а лишь ухудшает проводимость на высоких частотах.
В момент пайки золото растворяется в припое, поэтому существенного ухудшения нет. Возможно только образование интерметаллидов на границе между медью металлизации и припоем. Золото вообще хорошо растворяется в припое, поэтому припаять золотые проволочки выводов маломощных транзисторов невозможно — можно только приварить.jar_ohty Автор
07.10.2022 18:39Ухудшает проводимость не золото, а никель, являющийся основой. Он еще и утончает скин-слой за счет своей магнитности.
pbw
07.10.2022 19:28Ну и немаловажным фактором, видимо, является и внешняя привлекательность корпуса для всякого рода военпредов и прочей подобной публики. Чем-то иным сложно объяснить покрытие золотом всего корпуса некоторых транзисторов.
Вы уж там пожалуйста базар фильтруйте что-ли... Что технологи и поставщики давали - то и ставили в "изделие". Это не для красоты, это просто работа.
sami777
08.10.2022 14:46А как же обмоточный медный провод в лаке? Лак вполне себе неплохо поверхность защищает. Поэтому полагаю, если говорит о намоточных изделия, то вопрос использования серебрения меди - вопрос технологичности и цены изделия - проще сделать и отрегулировать отвод от контура катушки и т. д.
vconst
08.10.2022 15:05+2От старости этот лак трескается и сползает лоскутами. И если он не очень старый, «на бобине» — то лак трескается при попытке его смотать с нее и согнуть провод
Да что уж там, я видел зеленые до черноты медные многожильные провода, которые аж руки пачками, не голые, не в лаке — в совковой изоляции. Провод грязный на всем протяжении, а не только там где отрезанjar_ohty Автор
08.10.2022 15:26Если "от старости" лак потрескался и облазит, то безотносительно к окислению моточное изделие мертво, так как если еще нет межвитковых замыканий, их появление не заставит себя ждать.
VT100
08.10.2022 21:26В резине небось. Сернистой.
jar_ohty Автор
08.10.2022 21:32Тоже об этом подумал. Но бывает и в ПВХ та же история. Низкокачественный поливинилхлорид иногда содержит в себе некоторое количество хлорированной низкомолекулярной органики, способной отдавать HCl, что приводит к постепенной коррозии провода.
vconst
09.10.2022 11:44По виду — обычная советская изоляция типа, провод от настольной лампы. Было белое, в свое время
Mike-M
08.10.2022 19:07Для серебра характерно образование черной пленки сульфида на воздухе, загрязненном сернистыми соединениями или в контакте с серосодержащими материалами
На золото серные соединения тоже влияют (доказательство выше).jar_ohty Автор
08.10.2022 20:15На золото серные соединения при обычных условиях не действуют с измеримой скоростью. Но если толщина золотого покрытия субмикронная, оно может быть дырчатым, и тогда сульфид образуется под слоем золота, что приводит к коррозии под покрытием.
NemoVors
08.10.2022 19:48+1Поскольку диплом никто читать не будет, в качестве материала обмотки выбрано золото, а материала магнитопровода -- дерево (из дипломного проекта).У нас предлагали намотать катушку на 400 Гн колючей проволокой. И таки кто-то прочитал, но сильно позже того, как автор выпустился :)
jar_ohty Автор
08.10.2022 21:39Я помню колючую проволоку в другом качестве: "Для виброизоляции необходимо обмотать трансформатор колючей проволокой (все равно никто не прочитает)".
VT100
08.10.2022 21:32Где-то в сети попадалось, что сульфид серебра (вероятно — Ag2S электропроводен. Т.е. потемнение [по]серебряных контактов — не полное зло.
jar_ohty Автор
08.10.2022 22:27Да, он электропроводен, но все же его проводимость значительно ниже проводимости металла. С другой стороны, его мягкость (по твердости он похож на молибденит или тальк) приводит к его легкому разрушению между контактирующими поверхностями.
vilgeforce
Слыхал я что в электролизных цехах шины делали из серебра: 6% на том расходе энергии, думаю, стоили очень немало!
jar_ohty Автор
Там не в расходе дело, а в том, что ничего, кроме серебра, не выдерживает работу в агрессивной среде. Ну свинец разве что, но у него с проводимостью плохо.
Earthsea
Глупости все это. Выше сказали про агрессивную среду, которая была настоящей причиной, а я еще больше добавлю.
Проводимость материала вообще не очень важна на практике.
Открываем ПУЭ, смотрим таблицу. Например, на 1000А нужна медная шина сечением 60х5 мм. Алюминиевая на тот же ток - 60х8 мм. То есть при переходе на алюминий просто берем шину на 2 мм толще.
Второй момент, это масса материала. 1 метр медной шины 60х6 весит 2,68 кг, 1 метр алюминиевой шины 1,3 кг. Алюминий в этом плане даже лучше, меньше нагрузка на конструкции. И конечно же масса погонного метра влияет на стоимость.
Третий момент - цена за килограмм. Цены меняются постоянно, но приблизительно это 300 рублей за килограмм алюминия и 1000 рублей за килограмм меди.
Перемножаем, получается что 1 метр медной шины на 1000А стоит 2680 рублей, 1 метр алюминиевой на тот же ток - 390 рубля. Алюминий на тот же ток дешевле почти в 7 раз. С проводами и кабелями примерно похожая картина.
Чем же плох алюминий, зачем вообще нужна медь? Проводимость не является решающим фактором, не является даже хоть сколько-нибудь существенной. Причины другие. Алюминий хрупкий, его сломать намного проще чем медь, поэтому тонкие провода или дорожки на плате из алюминия делать нельзя. Алюминий текучий, соединения надо обслуживать, протягивать - даже хорошо затянутое соединение ослабевает со временем. На поверхности алюминия есть оксидная пленка, которая ухудшает контакт.
iShrimp
Ещё на этом фоне неприятно прозвучала новость о том, что в 2017 г. власти вновь разрешили прокладывать в домах алюминиевую проводку.