Bakır, en çok kullanılan iletken malzemedir. Fiziksel özellikleri arasında yüksek elektriksel ve termal iletkenlik, yumuşaklık ve lehimlenebilirlik, yüksek erime noktası, korozyona, yıpranmaya ve yorulmaya karşı yüksek direnç vardır.

Bakır aşağıdaki özelliklerinden dolayı iletken olarak kullanılmaktadır:

► Mükemmel İletkenlik: Bakırın çok iyi bir iletken olması direncinin nispeten düşük olduğu anlamına gelir. Bir alüminyum kablo aynı boyutlarda bir bakır kablonun direncinden iki kat daha fazlasına sahiptir. Bu nedenle, alüminyum kablodaki enerji kayıpları bakır kablodan daha yüksek olacaktır. Bakır kablo bu açıdan enerji verimliliği sağlamaktadır.

► Biçimlendirilebilir Olması: Bakır biçimlendirilebilir bir metaldir. Bu özelliği sayesinde kırılmadan veya zayıflamadan iyi bir uzunluğa gerilebilir. Bakır, elektrik kablolama konusunda tel çekilmesi açısından iyi bir gerilme parametresine sahiptir.

► Uygun Kimyasal Özellikler: Bakırın kimyasal özellikleri, bu iletkenin elektrik telleri yapmak için ideal bir eleman olması konusunda büyük önem taşımaktadır. Bakırın olumlu kimyasal özellikleri, telin ömrünü kısaltan aşınmaya ve diğer kötü etkilere karşı dayanıklı olmasını sağlar. Bu teller, olumsuz iklim koşullarına karşı daha uzun süre dayanabilir.

► Yüksek Sıcaklık Toleransı: Elektrik kablolarının bir noktasından diğerine akım akarken yüksek voltaj akımı telden geçtiğinde yüzey sıcaklığı yükselir. Yüksek gerilimli elektrik hatlarının ısısında sürekli artış ve düşüş bulunmaktadır. Her tel, sıcaklıktaki bu dalgalanmayı sürdüremez. Bakır, yüksek sıcaklık toleransı sayesinde bu kabloları uzun ömürlü hale getirir.

► Küresel Standart: Bakır teller, dünya çapında elektrik kullanımı için tercih edilen evrensel standartlara uyarlar. Bu kablolar modern bina tasarımlarının çoğunluğu ile uyumludur. Bu nedenle, eviniz veya ofisiniz için bu telleri seçmek, standartlara uygun olmakla birlikte ileride yeniden kablolamayı kolaylaştırır.

► Bol Miktar: Jeolojik araştırmalara göre, bakır yer kabuğunun altında bol miktarda bulunur. Bu araştırmada, bu kırmızımsı metalin toplam miktarının, sadece yer kabuğunun en üstteki 1 km tabakasında yaklaşık 1014 ton olduğu bulunmuştur. Bu miktarın şimdiki ekstraksiyon oranında önümüzdeki 5 milyon yıl için yeterli olduğu tahmin edilmektedir.

 

 

Alüminyum temelli elektrik kabloları ilk olarak 1900'lerin başında kablolama uygulamaları için kullanılmıştır. Alüminyum kabloların kullanımı II. Dünya Savaşı'ndan sonra hızla artmış ve zamanla elektrik şebekelerinde tercih edilen iletken olarak bakırın yerini almıştır.

► Biçimlendirilebilir: Alüminyum hafif ve manipüle edilmesi kolaydır. Bu özelliği onu uzun mesafeler arasında bağlantılar yaparken popüler hale getirir. Alüminyum iletkenlerin, çekilmesi veya desteklenmesi bakıra göre daha hafif ve kolaydır. Alüminyum alaşımlı yapı teli bükmek için daha az kuvvet gerektirir ve bir kez büküldüğünde, daha az geri yaylanma sergiler.

► Maliyet: Alüminyum iletkenler genellikle eşit kapasitede bakır iletkenlerden daha ekonomiktir. Alüminyum kablolama bakırdan önemli ölçüde daha ucuz olduğu için uzun mesafeli uygulamalarda popüler bir iletkendir.

► Ağırlık: Alüminyum bakıra göre önemli maliyet ve ağırlık avantajlarına sahiptir. Her ne kadar alüminyum bakıra göre yüksek bir elektrik iletkenliğine sahip olmasa da daha iyi bir ağırlık/iletkenlik oranına sahiptir. Düşük ağırlık özelliği sayesinde birçok havai enerji hattı alüminyumdan yapılmıştır. Ayrıca ağırlığın önemli olduğu bazı motor sargıları ve bazı uçak kabloları, ağırlıktan tasarruf etmek için alüminyumdan yapılmaktadır.

Bunlarla birlikte, alüminyum korozyona karşı daha hassastır ve periyodik değiştirme gerektirir. Su ve bazı metaller alüminyumu korozyona uğratır ve daha fazla korozyon daha fazla yangın tehlikesi demektir. Geleneksel olarak, düzgün şekilde bakımı yapılmayan veya monte edilmeyen alüminyum tel bir yükümlülük olabilir fakat dikkatlice kurulup değiştirilirse, bu risk önemli ölçüde azalır.
 

Elektrik iletkenliği söz konusu olduğunda, gümüş tel aslında diğer tüm alaşımların ve kabloların birbirlerine karşı ölçüldüğü standardı belirleyecek kadar iyi bir iletkenidir. Gümüş en iyi iletken metaldir fakat yüksek maliyeti bakırın ucuzluğu göz önüne alındığında, kablolarda kullanımı oldukça düşük orandadır. Gümüş teller ayrıca ısıyı aktarabilme yetenekleriyle de ünlüdür. Isıyı iletebilme yeteneği, belirli yüksek sıcaklık koşullarında kullanım için gümüşü çok değerli kılar. Gümüş korozyona karşı direnci sayesinde uzun vadeli kaynaktır ve diğer malzemelere göre çok daha dayanıklıdır. Ancak, gümüşün sert bir metal olduğunu hatırlamak önemlidir, bu da bükülmeyi zorlaştırır.

Yüksek iletkenliği ve ısıya karşı direnci nedeniyle, elektrik ve motor kontrol anahtarlarındaki kontak noktaları için gümüş sıklıkla kullanılır. En iyi hoparlör sistemlerinin çoğu, hoparlörlerinden elde edilebilecek optimum sesi elde etmek için mıknatıs tellerinde gümüş teller kullanmaktadır.

 

Yüksek Mukavemetli Alaşımlar

Elektrik iletkenlerinde kullanılan Nikel-Krom (nikrom) gibi yüksek sıcaklıklara dayanabilen ve daha yüksek direnç gerekilen durumlarda kullanılabilen birçok farklı alaşım vardır. Bakır kaplı çelik tellerden daha pahalı olmasına rağmen, bilgisayar ve havacılık kablo ve tel uygulamalarında özellikle önemli boyut ve ağırlık azalmaları sağladıklarından tercih edilirler.

Paslanmaz çelik özellikle pas kir vb. istenmeyen durumların bulunmaması gereken sağlık sektörü gibi hassas alanlardaki kablolarda kullanılır. Paslanmaz çelik bakırdan zayıf iletkenliğe sahiptir ve iletkenliği arttırmak için altın kaplamalı olabilir.

Kalaylı bakır iletkenler, lehimleme yardımcısıdır ve genellikle bu sonlandırma yönteminin kullanılacağı yerde belirtilir. 150 °C'yi aşmayan sıcaklıklara sürekli maruz kalan iletkenler için uygundur. Kalaylanmış bakır iletkenler çıplak bakır tellerden biraz daha pahalıdır. Bununla birlikte, özellikle elle döndürme ve lehim daldırma işlemi yapılması durumunda kalaylı bakır kullanılarak kazanılan emek tasarrufu, ek masrafı dengelemektedir.

► Gümüş Kaplamalı Bakır 

Gümüş kaplamalı bakır, tel üzerine saf gümüş elektro kaplama ile yapılır ve daha sonra soğutularak ebatlandırılır ve tavlanır. Minimum gümüş kalınlığı 40 mikro inçtir. Maliyeti kalaylı bakırdan daha yüksek olmasına rağmen, 150 °C'den 200 °C'ye kadar olan çalışma aralığı olması, yüzey etkisi ve ayrıca gümüşün daha yüksek iletkenliği sayesinde arzulanan yüksek frekanslı uygulamalarda gümüş kaplı iletkenler önerilir. Kolay lehimlenebilen gümüş kaplamalı bakır iletkenlerde bükülme ömrünü azaltabilecek izolasyon altında lehim emiliminiı önlemek için özen gösterilmelidir. Gümüş kaplamalı bakır birkaç yüz saat sonra 250 °C'de okside olur.

► Nikel Kaplı Bakır

Bağlantı telinin 200 °C'den 260 °C'ye kadar sıcaklıklarda uzun süre çalıştırılması ve olası lehim fitilinden dolayı gümüş kaplamanın sakıncalı olması durumunda Nikel kaplamalı iletken (minimum 50 mikron inç nikel kalınlığı) önerilir. Sıradan yumuşak lehim, nikelin kalay veya gümüş kadar kolay ıslanmasını engeller. İyi bir sonlandırma yapmak için yeterince iyi yapışır. Yumuşak lehimin erime noktasının üzerindeki sıcaklıklara maruz kalan bağlantılar özel lehimleme tekniklerini gerektirir. "Nikel kaplama" terimi, telin yarıçapının % 10 ila % 30'unu kapsayan çok telli bir kaplamaya işaret eder.

 

İletken Kaplamaların Özelliklerinin Karşılaştırılması

Kullanım ve İletkenlik Ömrü

 ►Kalay Kaplama: Kalay ve bakır ile kalay oksidasyonunun geçişi nedeniyle belirli ısı derecesinde ısı iletkenliği, elektrik iletkenliği ve lehimlenebilirlik bozulur.

► Gümüş Kaplama: Mükemmel bir kullanım ömrü vardır. Isı ile iletkenlik kaybı olmaz. Lehimlenebilirlik iyi düzeyde kalır.

► Nikel Kaplama: İletkenlik, nominal sıcaklıkta sabit kalır.

Temas Direnci

► Kalay Kaplama: Temas direnci zamanla artar ve değişken olabilir.
► Gümüş Kaplama: Temas direnci düşüktür.
► Nikel Kaplama: Temas direnci zamanla değişebilir. Bazı durumlarda kaplama çelik terminal kullanılır.


► İlginizi Çekebilir: İletken Kesit Hesabı Nasıl Yapılır?

Lehimlenebilirlik ve Çalışma Sıcaklığı

► Kalay Kaplama: Lehimlenebilirlik iyidir fakat kullanıldıkça bozulur. Çalışma sıcaklığı 150°C’dir.

► Gümüş Kaplama: Lehimlenebilirliği mükemmeldir. Çalışma sıcaklığı 200 °C’dir.

► Nikel Kaplama: Aktif akı gerektirir. Çalışma sıcaklığı 250 °C’dir.

Elektronik kablolarda kullanılan farklı metal elementler vardır. Kablolama sisteminin en iyi etkisini elde etmek için farklı metal teller farklı elektrik amaçlarında da kullanılır. Bakır teller, elektrik kabloları için en yaygın kullanılanlardır. Bu teller bazen kalay, nikel ve gümüş gibi diğer metal elementlerle kaplanır. Bu işlem telin farklı sıcaklıklara dayanmasına izin verir. Altın da iletkenlerde kullanılan bir başka metaldir fakat çok pahalı ve çok kırılgandır. Gümüş daha iyi bir elektrik iletkendir, ancak bakırdan daha pahalı olduğu için yaygın kullanılmaz. Kablolama için kullanılan başka bir metal ise alüminyumdur. Elektrik bileşenlerini bağlamak için kullanılan alüminyum ince metal, bakır telin iletkenliğinden daha düşük iletkenliğe sahiptir fakat alüminyum teller daha ucuzdur.



Kaynak: