Gürkan SAVAŞTÜRK

Siemens Akıllı Altyapı Dağıtım Sistemleri - Makina Mühendisi

Siemens San. ve Tic. A.Ş., Gebze

E-mail: [email protected]

Enerji üretimimiz doğal kaynaklarımızın elverdiği kadarıyla ve dışa bağımlı olarak gerçekleştirildiği için mevcudun kalabilmesi ve yeni sistemlerin verimli olması gerekmektedir. Elektrik iletiminde kayıplar elektriksel direncin yüksek olduğu temas noktalarında olmaktadır. Bakır baraların bağlantı noktalarındaki temas direnci kaynaklı kayıplar oluşmaktadır. Bu nedenle temas yüzeylerinin pürüzlülüğü, yüzeysel boşluklar ve bunların konumu, malzemenin korozyon dayanımı ve oksidasyon eğilimi, temas yüzeylerinin birbiri üzerinde oluşturdukları basıncın elektriksel özelliklere etkisi önemlidir

Kalay Kaplamanın Avantajları

·        Kalay kaplama atmosferik korozyona karşı üstün koruma ve daha uzun servis ömrü sağlar.

·        Kalay kaplama, gümüş kaplama ve nikel kaplama gibi rakiplerine göre en düşük maliyetli seçimdir.

·        Mat bir kaplama elde etmek için mat kalay kaplama kullanma esnekliği veya daha parlak bir kaplama gerektiğinde parlak kalay kaplama kullanma esnekliğine sahiptir.

·        Kükürt içeren özellikle jeotermal tesis gibi yerlerde bakırların yeşillenmesini engeller. [1]

·        Çıplak bakır yüzeylere göre daha iyi bir temas yüzeyi sağlar.

·        Hava ile temasında kolay oksitlenmez.

Kalay Kaplamanın Dezavantajları

Düşük ergime sıcaklığı (232ºC) malzemenin yüksek sıcaklık performansını öz direnç anlamında olumsuz etkiler.

Sünek ve yumuşak bir metaldir bu sebeple birbirine sürtünen hareketli yüzeylerde kullanılması durumunda bakır üzerinden sıyrılıp kalkabilir.

Temas direnci gümüşe göre daha yüksektir.

Bakır üzerinde bıyıklanma (tin whisker) Resim 1’de gösterildiği gibi iki iletken yüzey arasında oluşabilir. Bu durum genellikle elektronik kartlarda ve alçak gerilimde sorun yaratabilir.

Kalay kaplanmış parça üzerindeki bıyıklanma -1mm uzunluğunda (İki iletken yüzey üzerinde) [2]

Kalay Kaplama Kalınlığı

Bakır malzemeler için çalışma ortamlarına göre olması gereken kalay kaplama kalınlığı ISO2093’e göre Tablo 1’de gösterilmiştir.[3]

Parlak ve Mat Kalay Kaplama Arasındaki Farklar Nelerdir?

Her iki kaplamada da %100 kalay mevcuttur. Kimyasal yapıdaki farklılıklar, kalayda biriken organik maddelerin miktarındandır. Mat kalay kaplama, ağırlıkça %0.005-%0.05 ve en tipik haliyle %0.015 aralığında nispeten az katkı maddesi içermektedir. Parlak kalay kaplama, ağırlıkça %0.1-%1.0 aralığında ve en tipik haliyle % 0.15 aralığında yaklaşık 10 kat daha fazla organik maddeye sahiptir. Katkı maddeleri, tanelerin ve sınırların malzemede nasıl oluştuğuna katkıda bulunur.

Mat kalay, parlak kalaydan büyük bir tane boyutuna sahiptir. Bu mat için nominal olarak 1μm-9 μm çapındadır ve bu sayede donuk beyaz bir görünüme sahiptir. Parlak içinse 0,1 μm’den daha küçüktür. Küçük tanecik boyutu, ışığı yansıtmak için daha homojen bir yüzey oluşturur ve parlak bir görünüm kazandırır. Resim 2 ve Resim 3’te mat ve parlak yüzeydeki tanelerin görünümü ve ışığı nasıl yansıtacakları gösterilmiştir.

Parlak kalay kaplama mat kaplamaya göre estetik olarak hoş görüntüye ve düşük sürtünme katsayısına sahiptir. Bu düşük sürtünme katsayısı sıkı geçme bağlantılarda avantaj sağlamaktadır. Mat kalay kaplama ise yüksek sıcaklıklarda orijinal rengini korurken parlak kalay kaplama siyah veya kahverengiye doğru rengi bozulabilir.[4]

Mat kalay tortularındaki iç gerilme seviyesinin parlak kalay tortulardakilerden çok daha düşük olması ve katkı maddelerinin de azlığından dolayı parlak kalay kaplamaya göre bıyıklanma ihtimali daha azdır. [6]

Sonuç 

Sonuç olarak, kullanım yerine ve tasarıma bağlı kalmakla beraber mat veya parlak kalay kaplama seçimi yapılabilir. Organik malzemelerin azlığından kaynaklı olarak düşük iç gerilimlerinin olmasıyla bıyıklanmanın daha düşük ihtimalli olması ve görünümünün yüksek sıcaklıklar altında bozulmaması ve lehimleme yapılabilmesi nedeniyle mat kaplama öne çıkarken, dağıtıcı ana bara, anahtarlama elemanları, terminal ve konnektör gibi rahat bağlantı sökme takma yapılması gereken yerlerde düşük sürtünme katsayısı için de parlak kaplama tercih edilmektedir.

Kaynaklar

1 https://www.sharrettsplating.com/blog/industrial-uses-tin-plating/

2 Tin Whisker Observations on Tin-Coated Copper Bus Bar Obtained from “A Large Paper Mill in Sweden” Jay Brusse/Dell Perot Systems at NASA Goddard Space Flight Center December 2009

3 ISO2093 Electroplated coating of tin - Specification and test methods

4 https://sourcetech411.com/amp/what-are-differences-between-matte-and-bright-tin-plating/

5 DIN EN ISO 2813

6 https://community.cypress.com/docs/DOC-10790