Jump to content

    
abcalex12

Как удается получить надежный электрический контакт с алюминием?

Recommended Posts

Может, вопрос не совсем в ту рубрику, но.. 

Вот есть алюминиевая деталь, корпус/радиатор или еще чего. И, например, для электробезопасности мы это дело заземляем. Как известно, алюминий на воздухе образует оксид очень быстро. И этот оксид, вообще-то, изолятор.

Ну хорошо, пусть в деталь закручен винт, или шайба с царапками есть. Понятно что оксид разрушается в момент создания механического соединения. Но потом все равно же окислится. Как вообще работает электрический контакт с алюминием?

В голову приходят три варианта -- в точку контакта воздух все же не попадает; в точке контакта образуется проводящее химическое соединение (интерметаллид -- но они точно не все проводники); оксид образуется но пленка тонкая и пробивается любым практическим напряжением.

Как оно на самом деле?

Edited by abcalex12

Share this post


Link to post
Share on other sites

Макроскопические проявления туннельного эффекта:

Quote

Туннелирование носителей зарядов через тонкую оксидную плёнку, имеющую диэлектрические свойства, покрывающую ряд металлов (в частности, алюминия) и обеспечивающее проводимость точек механического соединения проводников (скрутки проводов, зажимы, джамперы).

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Туннельный эффект -- да, забыл. Неужели на нем и держится вся "наука о контактах"(с)? потрясающе.

 

Про пасту -- это способ сделать контакт с алюминием лучше. Я хочу понять, почему он вообще есть.

Edited by abcalex12

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, abcalex12 said:

Про пасту -- это способ сделать контакт с алюминием лучше. Я хочу понять, почему он вообще есть.

При закрутке врезного контакта пленка разрушается, окисла (по крайней мере в точек мех. вреза) нет. Если место соединения находится под давлением, то см. "Сварка давлением". Не в полной мере применимо, но элементы этого эффекта есть.  Кроме того, после "первого включения", в случае недостаточного контакта из-за окисла, происходит пробой слоя окисла напряжением, или площади контакта - током.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, abcalex12 said:

Про пасту -- это способ сделать контакт с алюминием лучше.

 

Нет. Я русским языком написал зачем нужна паста. Потрясающий пример выборочного чтения.

Share this post


Link to post
Share on other sites

На чистой поверхности алюминия на воздухе очень быстро (сначала) растет окисный слой. Его рост уменьшает скорость диффузии кислорода вглубь... Практически пленка окисла очень быстро достигает некоторой толщины и (практически) уже не растет. Иначе мы бы не успели изготовить алюминиевые штучки...

Есть  специальные приемы для наращивания толщины. Тогда получается толстая пленка и широкий барьер для туннелирования. Так делают изоляторы с хорошей теплопроводностью.

43 минуты назад, rkit сказал:

Нет. Я русским языком написал зачем нужна паста. Потрясающий пример выборочного чтения.

Сами-то читаете? Вопрос был о механизме протекания тока через изолятор. Дали правильный ответ про туннелирование.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Резьбовые заклепки (бонки)- при клепке оксидный слой разрушается, алюминий пластически деформируется и воздух больше в зазор не попадает. Если не лить воду или не использовать во влажно атмосфере- контакт очень надежный. Заклепки никелем пассивированные, так что и взаимодиффузии не происходит. Единственный минус- криворукие монтажники которые умудряются прокрутить заклепку при завинчивании в нее винта. Сразу происходит разгерметизация соединения. Тогда только пайка цинковыми припоями, которые холодильщики используют для пайки алюминиевых радиаторов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
31.07.2020 в 04:15, abcalex12 сказал:

Как оно на самом деле?

Вам надежный контакт получить или разобраться? Если первое, то используйте рекомендуемые соединения. И главное, на что стоит обратить внимание, отсутствие гальванической пары соединения.

Share this post


Link to post
Share on other sites
31.07.2020 в 04:15, abcalex12 сказал:

три варианта

Четвёртый — герметичное активное соединение, как в одноразовых клеммниках Wago, т.е. пружина в пасте.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Plain said:

Четвёртый — герметичное активное соединение, как в одноразовых клеммниках Wago, т.е. пружина в пасте.

Это первый же, "воздух не попадает"

Share this post


Link to post
Share on other sites

Давно решали - латунный лепесток через заклепку. Место соединения каким-то компаундом промазать после клепки.
 Контакт надежный, но от влаги нужно обязательно защищать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 часов назад, abcalex12 сказал:

Это первый же, "воздух не попадает"

Он у Вас как мечта описан, потому что его не дают описанные до него меры.

Share this post


Link to post
Share on other sites

В бытовых условиях никогда контакт с алюминием не будет прямым. Ни с пастами ни с заклепками. Атомно чистый алюминий окисляется с заметной скоростью даже в условиях работы просвечивающего электронного микроскопа. Не мгновенно, но в масштабах времени работы контакта.

Естественный слой оксида отличается не только очень быстрой скоростью роста на чистом металле, но так же очень быстрым замедлением свыше некоторой толщины (при данной температуре). Это называется параболический закон роста пленки. Или рост с отрицательной обратной связью, когда нарастающий слой оксида препятствует дальнейшему окислению. Поэтому, в условиях близких к комнатным толщина оксида не превысит нескольких нм и будет проводить не только по тунельному но и через обычный электронный перенос. Это происходит в силу того, что естественный оксид не является тем самым "супер-диэлектриком" корундом, а представляет собой аморфную фазу, в которой за счет разупорядочения ширина запрещенной зоны уменьшается, плюс нарушается стехиометрия за счет близости металла и избытка кислорода. Последнее приводит к наличию дополнительных носителей и повышению электропроводности. А если учесть, что толщина очень маленькая, а площадь большая, то проблем для протекания тока на практике не возникает. Даже просто контакт двух технически чистых поверхностей имеет переходное сопротивление за счет геометрических неоднородностей контактов (шероховатости и пр.), на фоне которого вклад естественного оксида не существенен.

В агрессивных средах, когда пленка оксида алюминия теряет термодинамическую стабильность (галогениды, щелочи, гальваническая пара), продукты не препятствуют дальнейшему протеканию реакции, параболический закон нарушается и происходит постепенное превращение металла в его соединение с потерей геометрии контакта и резким снижением электропроводности.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.