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 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.

► İlginizi Çekebilir: 380-33 kV İzole Trafolarda Kapasitif Arıza Akımlarının İncelenmesi ve Sisteme Etkileri Üzerine Çözüm Önerileri

 

► 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) Şekil 1’de gösterildiği gibi iki iletken yüzey arasında oluşabilir. Bu durum genellikle elektronik kartlarda ve alçak gerilimde sorun yaratabilir.


 

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

 

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

Tablo 1: Kalay kaplama kalınlıkları

1: Kuru atmosferdeki kapalı ortamlar ve lehimleme işlemi için
2: Biraz yoğunlaşma olan kapalı ortamlar
3: Ilıman iklim şartlarına sahip dış ortamlar
4: Korozif şartlara sahip dış ortamlar ve gıda endüstrisi

 

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.[4]
 

Şekil 2: Mat Kalay

Şekil 3: Parlak Kalay

Parlaklık glossmetre denilen cihazla ölçülür ve GU (gloss unit) cinsinden sonuç verir. DIN EN ISO 2813’e göre parlaklık değerleri Şekil 1 ve Grafik 1’deki gibi belirlenir. [5]
 

Şekil 4: Ölçme açıları


Grafik 1: Ölçme açılarına göre parlaklık değeri (Y) ve görsel olarak eşit olarak sınıflandırılmış parlaklık algısı (X) eğrisi

Bu grafiğe göre 60º için GU<10 mat, 1070 parlak kaplama olarak değerlendirilir.

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

Yazar: Gürkan SAVAŞTÜRK

Siemens Akıllı Altyapı Dağıtım Sistemleri - Makina Mühendisi
Siemens San. ve Tic. A.Ş., Gebze
E-mail: gurkan.savasturk@siemens.com