Медные и латунные внутренние и внешние крышки предохранителей: свойства материалов, тенденции отрасли и технологические инновации

 

Выбор материалов внутренней и внешней крышки предохранителей, являющихся основным компонентом защиты цепей, напрямую влияет на надежность и срок службы изделия. Медный колпачок (чистая медь) и латунный внутренний колпачок (медно-цинковый сплав) в настоящее время являются основными материалами для внутренней и внешней крышек, и между ними существуют существенные различия с точки зрения проводимости, механической прочности, коррозионной стойкости и стоимости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преимущества меди:
Медь обладает превосходной электропроводностью (электропроводность около 58 МС/м) и теплопроводностью (коэффициент теплопроводности 386,4 Вт/м·К) и является хорошим проводником, уступающим только серебру. Его высокие характеристики чистоты (содержание меди не менее 99,9%) позволяют ему хорошо работать в высокочастотных-цепях, он обладает хорошей пластичностью, легко поддается холодной-пробивании и растяжению. Например, в высоковольтных предохранителях для транспортных средств, работающих на новых источниках энергии, медные контакты могут эффективно снизить повышение температуры и повысить безопасность. Кроме того, медный стопорный конец обладает высокой коррозионной стойкостью, особенно в сухой среде, и не поддается легкому окислению, что делает его пригодным для прецизионного электронного оборудования.

 

Особенности латуни:
Латунь состоит из меди и цинка (содержание цинка обычно составляет 30-40%), а ее механическая прочность (предел прочности около 300 МПа) и твердость (твердость по Бринеллю около 80 НВ) значительно выше меди, а ее стоимость на 15-20% ниже. Например, в предохранителях в области промышленного контролялатунная внешняя крышкаможет выдерживать большие механические нагрузки и избегать ослабления из-за вибрации. Кроме того, латунь обладает лучшей коррозионной стойкостью в средах,-содержащих серу, и часто используется на открытом воздухе или в условиях повышенной-влажности.

 

Недостатки производительности:
Медь имеет низкую твердость (около 35 HB), склонна к износу после длительного-временного использования, имеет высокую температуру плавления (1083 градуса) и строгие требования к процессу сварки. Проводимость латунной торцевой заглушки составляет всего 1/5 от проводимости меди (около 11 MS/м), что может вызвать проблемы с нагревом в сценариях с высоким-током. Кроме того, когда содержание цинка в латуни превышает 39%, она склонна к «сезонному растрескиванию», которое необходимо улучшить путем термообработки или добавления микроэлементов (таких как олово и алюминий).

 

 

 

Нормативы по охране окружающей среды способствуют инновациям в материалах:
Благодаря реализации директивы ЕС RoHS и китайских «Мер по ограничению использования опасных веществ в электротехнической и электронной продукции» производители предохранителей ускорили отказ от материалов, содержащих свинец-. Например, все более популярными становятся-латунные торцевые заглушки, не содержащие свинца (например, альтернативные материалы CuZn39Pb3) и никелевое-лужение, а применение пластиковых корпусов на био-основе (содержащих 30 % растительных волокон) позволяет добиться 90 % вторичной переработки компонентов. Кроме того, высокая степень переработки медных заглушек (около 95%) делает их более выгодными в экономике замкнутого цикла.

 

Интеллектуальный и миниатюрный спрос:
Быстрое развитие новых энергетических транспортных средств, фотоэлектрических накопителей энергии и других областей выдвинуло более высокие требования к предохранителям. Например, интеллектуальные предохранители объединяют датчики температуры и модули связи, которые могут передавать текущие-данные в режиме реального времени через Bluetooth для обеспечения профилактического обслуживания. С точки зрения выбора материала медный колпачок трубки является лучшим выбором для передачи высокочастотного сигнала из-за его высокой проводимости, а латунь повышает надежность контакта за счет процессов поверхностного золочения (например, химического никелирования + иммерсионного золота).

 

Исследование новых материалов:
Промышленность разрабатывает высокоэффективные-композитные материалы для замены традиционных медных материалов. Кроме того, расплав медного-графенового композита может увеличить эффективность размыкания на 50 %, а время срабатывания плавких предохранителей из жидкого металла (например, сплава на основе галлия-) сокращается до микросекунд.