כובעים פנימיים וחיצונים של נתיכים נחושת ופליז: תכונות חומר, מגמות בתעשייה וחדשנות טכנולוגית

 

כמרכיב הליבה של הגנת מעגלים, הבחירה בחומרי המכסה הפנימיים והחיצוניים של נתיכים משפיעה ישירות על האמינות והחיים של המוצר. פקק נחושת (נחושת טהורה) וכובע פליז פנימי (סגסוגת אבץ-נחושת) הם חומרי המכסה הפנימיים והחיצוניים המיינסטרים הנוכחיים, ויש הבדלים משמעותיים בין השניים מבחינת מוליכות, חוזק מכני, עמידות בפני קורוזיה ועלות.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

יתרונות הנחושת:
לנחושת מוליכות חשמלית מצוינת (מוליכות חשמלית של כ-58 MS/m) ומוליכות תרמית (מקדם מוליכות תרמית של 386.4 W/m·K), והיא מוליך טוב שני רק לכסף. מאפייני הטוהר הגבוהים שלו (תכולת נחושת גדולה או שווה ל-99.9%) גורמים לו לביצועים טובים במעגלים-תדרים גבוהים, ויש לו משיכות טובה וקל לקרר-לניקוב ולמתוח. לדוגמה, בנתיכים במתח גבוה- לרכבי אנרגיה חדשים, מגעי נחושת יכולים להפחית ביעילות את עליית הטמפרטורה ולשפר את הבטיחות. בנוסף, Copper Stop End בעל עמידות חזקה בפני קורוזיה, במיוחד בסביבות יבשות, ואינו קל לחמצן, מה שהופך אותו למתאים לציוד אלקטרוני מדויק.

 

תכונות של פליז:
פליז מורכב מנחושת ואבץ (תכולת האבץ היא בדרך כלל 30%-40%), וחוזקו המכני (חוזק מתיחה של כ-300 MPa) וקשיותו (קשיות ברינל של כ-80 HB) גבוהים משמעותית מנחושת, ועלותו נמוכה ב-15%-20%. לדוגמה, בנתיכים בתחום הבקרה התעשייתית, הכובע חיצוני מפליזיכול לעמוד בלחץ מכני גדול יותר ולהימנע מהתרופפות עקב רטט. בנוסף, לפליז יש עמידות טובה יותר בפני קורוזיה בסביבות המכילות גופרית- והוא משמש לעתים קרובות בתרחישי לחות חיצונית או גבוהה-.

 

חסרונות בביצועים:
לנחושת קשיות נמוכה (כ-35 HB), נוטה להישחק לאחר שימוש-לטווח ארוך, ובעלת נקודת התכה גבוהה (1083 מעלות) ודרישות קפדניות של תהליך ריתוך. המוליכות של מכסה קצה צינור הפליז היא רק 1/5 מזו של נחושת (כ-11 MS/m), מה שעלול לגרום לבעיות חימום בתרחישי זרם גבוה-. בנוסף, כאשר תכולת האבץ של פליז עולה על 39%, הוא נוטה ל"פיצוח העונה", אשר צריך להשתפר על ידי טיפול בחום או הוספת יסודות סגסוגת קורט (כגון פח ואלומיניום).

 

 

 

תקנות הגנת הסביבה מקדמות חדשנות מהותית:
עם יישום הוראת ה-RoHS של האיחוד האירופי ו"אמצעי הניהול של סין להגבלת השימוש בחומרים מסוכנים במוצרי חשמל ואלקטרוניקה", תעשיית הנתיכים האיצה את סילוק החומרים המכילים עופרת-. לדוגמה, ציפוי פליז ללא עופרת-(כגון חומרים חלופיים CuZn39Pb3) וציפוי פח-ניקל הופכים פופולריים יותר ויותר, בעוד היישום של קליפות פלסטיק מבוססות ביו-(המכילות 30% סיבים צמחיים) יכול להשיג 90% מיחזור רכיבים. בנוסף, שיעור המיחזור הגבוה של Copper End Cap (כ-95%) הופך אותו ליותר יתרון בכלכלה המעגלית.

 

דרישה חכמה וממוזערת:
הפיתוח המהיר של רכבי אנרגיה חדשים, אחסון אנרגיה פוטו-וולטאית ותחומים אחרים העלו דרישות גבוהות יותר לנתיכים. לדוגמה, נתיכים חכמים משלבים חיישני טמפרטורה ומודולי תקשורת, שיכולים להעביר-נתונים נוכחיים בזמן אמת באמצעות Bluetooth כדי להשיג תחזוקה חזויה. במונחים של בחירת חומרים, כובע צינור נחושת הוא הבחירה הראשונה להעברת אותות-תדר גבוה בשל המוליכות הגבוהה שלו, בעוד פליז משפר את אמינות המגע באמצעות תהליכי ציפוי זהב משטח (כגון ציפוי ניקל כימי + זהב טבילה).

 

חקר חומרים מתפתחים:
התעשייה מפתחת חומרים מרוכבים-בעלי ביצועים גבוהים כדי להחליף חומרי נחושת מסורתיים. בנוסף, התכת הנחושת המרוכבת -גרפן יכולה להגביר את יעילות השבירה ב-50%, בעוד שזמן התגובה של נתיכים של מתכת נוזלית (כגון סגסוגת מבוססת גליום-) מתקצר למיקרו-שניות.