RSS
people

Характеристика и предназначение токопроводящей пасты

Токопроводящая паста – это субстанция, вязкой консистенции, проводящая электрический ток.

На сегодняшний день веществам рассматриваемого класса находится, как минимум, два применения: изготовление печатных плат и смазка контактов. Кроме того, с токопроводящей пастой часто путают термопасту для процессорных кулеров.

Общая информация

Характеристика токопроводящей пастыТокопроводящая паста для уменьшения сопротивления контактов появилась в начале второй половины XX века.

В патенте говорится, что проводимость разъёмного соединения падает, поскольку из-за наличия зазоров и пустот уменьшается площадь соприкосновения проводников. Токопроводящая паста призвана исправить этот недостаток.

Далее проводящую пасту стали использовать в виде смазки.

Например, для снятия электростатического потенциала с подвижной части подшипников. Известно, что восковая и другие виды смазок плохо проводят ток. Поэтому становится возможным накопление статического заряда, что иногда бывает весьма опасным.

Например, в нефтяной отрасли любая искра может привести к пожару. Между тем, как природное горючее и само по себе отлично электризуется. В этом смысле становится понятно, почему люди так хотели бы избавиться от заряда.

Одним из видов токопроводящих паст является силиконовая смазка, обладающая следующими преимуществами:

  • Предназначение токопроводящей пастыМалое сопротивление. Полужидкая фаза легко заполняет все промежутки, повышая проводимость контакта. Побочным эффектом является снижение тепла, выделяемого протекающим электрическим током согласно закону Джоуля-Ленца.
  • Невероятно тонкий слой. Силиконовая смазка может быть растёрта на поверхности до толщины 8 мкм.

Это позволяет обрабатывать ею самые точные механизмы и приспособления, содержащие подвижные части.

  • Универсальность проявляется в простоте использования, лёгкости обновления отработанного слоя.
  • Низкая цена. Кремний считается одним из самых дешёвых элементов, чем обеспечивается высокая популярность твердотельной электроники.
  • Высокая надёжность. Силиконовая смазка однозначно превосходит органические материалы, изготовленные из природных полезных ископаемых и масел.
  • Новое поколение силиконовых смазок не выбрасывается наружу силами центробежных сил и вибрациями. Консистенция такова, что слой остаётся там, куда был нанесён.
  • Хороший производитель может похвастаться долговечностью своей продукции. Так, например, термопаста Wakefield демонстрирует сохранение всех свойств даже через полгода эксплуатации.

Какой бывает токопроводящая пастаПримерно в 1955 году начался повальный процесс производства синтетических смазочных материалов.

Одновременно несколько фирм, существующих и по сей день, включились в борьбу за рынок, обеспечивая высочайший уровень конкуренции.

У каждого производителя свои секреты.

Среди рекламных фишек могут быть отсутствие сольвентов, токсичных веществ или невероятно высокая проводимость.

Пасты выпускаются совместно с гелями, компаундами, смазками, изготовленными на одной и той же основе, но различающиеся особенностями применения.

Те, кто называют токопроводящую пасту термопастой, тоже недалёки от истины. Металлические и полупроводниковые включения неплохо проводят тепло.

Читайте также: Как правильно подключить фотореле

Смысл нанесения термопасты тот же самый – заполнить все мельчайшие промежутки между нагревателем и радиатором. Многие, наверное, наносили такой состав на процессор системного блока компьютера из специального шприца.

Чем отличается паста от компаунда, геля, смазки:

  • Отличие токопроводящей пастыКомпаунд представляет собой достаточно вязкую субстанцию, служащую иногда для удержания каких-либо деталей.

Применяется для заливки наравне со смолой в электронике. Чаще всего компаунды обладают ярко выраженными изолирующими свойствами, но время от времени нужно добиться совершенно иного эффекта. Из всех прочих субстанций компаунд является самым вязким.

  • Смазка предназначена для нанесения на трущиеся поверхности. Предполагается её устойчивость к механическим воздействиям и силам трения.
  • Паста, как правило, служит для заполнения сравнительно больших полостей, находящихся в покое. Например, термопаста для кулера процессора.
  • Гель имеет более тонкую консистенцию и служит для заполнения мельчайших пор, но предполагается, что поверхности не слишком сильно сдвигаются друг относительно друга.

Помимо указанной продукции время от времени в продаже можно встретить цемент аналогичного толка.

Историческая справка

Сегодня токопроводящие пасты используются во многих отраслях. Спортсменам должны быть известны пояса для похудания, а компьютерщики в курсе, что такие составы улучшают охлаждение процессора.

Эпоха открытия электромагнетизма

Какая токопроводящая паста лучшеНаверное, первопроходцем все-таки можно назвать сэра Хампфри Дэви.

Его неустанные опыты в области электролиза убедили всех, что не только твёрдые тела могут проводить электрический ток.

Из первых известных конструкций, содержащих подвижные части, с жидким контактом можно назвать установку Волластона, копию которой сделал Майкл Фарадей, и это было первым в мире электрическим двигателем.

Опыт Фарадея был немедленно повторен Ампером, и тоже успешно. Хотя до этого в докладе прозвучали слова, что установка неработоспособна.

Подвижным контактом служила ртуть. Её наливали в чашу, где вращался вокруг постоянного магнита конец провода, подводящего электрический потенциал.

С тех пор подобные технические решения использовались достаточно часто

Одним из примеров можно назвать колесо Барлоу (1822 год). Ртуть ещё использовалась вплоть до конца XIX века, и некоторые технические раритеты полным ходов вошли в XX. Как например, счётчики электрической энергии.

Примерно к началу Второй мировой войны все возрастающее использование электроэнергии поставило человечество перед задачей поиска новых технических решений.

Первые патенты

Недорогая токопроводящая пастаОдним из первых патентов на токопроводящую смазку с металлической крошкой можно считать US 2244436.

Честер Тетиг из Ковингтона пишет, что его изобретение относится к смазываемым электропроводным контактам.

То есть патентуют самую общую идею без её конкретизации. Под защиту авторских прав попадают металлы любой формации с порами и неровностями, заполненными пожаробезопасной смазкой. Честер уточняет, что паста может сгорать в огне, но сама по себе не поддерживает горения.

Лубрикант может быть, как твёрдым, так и жидким, текучим, вязким. Может быть сделан из воска, дёгтя, масла, синтетических материалов. Изобретатель намеренно не ограничивает металлические сплавы контактов популярной в то время (1939 год) бронзой, но говорит, что состав может быть любым.

Характеристика токопроводящей смазкиСпециально оговаривается, что «пористость» не обязательно видна невооружённым глазом, но может просматриваться лишь под микроскопом.

Чем перекрывается весь диапазон шероховатостей предполагаемых контактов.

Не обходит Честер и композитные материалы, наподобие ферритов, используемых для коротковолновых антенн.

Патент говорит, что токопроводящая смазка одновременно может решать и другие задачи, как например, увлажнение поверхностей для снижения сил трения и даже испаряться, образуя специфические атмосферы в замкнутом пространстве.

Автор кратко характеризует составы смазок, которые он лично испытал в деле:

  • «Из ненатуральных лубрикантов я предпочитаю спирты – глицерин и гликоль, как их разновидность, можно применять этиленовый или пропиленовый, которые идут на рынке под торговой маркой Престон.» Эти вещества и сегодня используются в качестве основы для токопроводящей смазки, например, в поясах для похудания.
  • Глиценированная токопроводящая паста«Глицерин и гликоль можно использовать как в чистом виде, так и разбавлять их немного водой.

Но не более чем на 25% по массе. Для увеличения проводящих средств можно добавить немного порошкового графита или его суспензии.»

Это техническое решение прямо приводит к саморегулирующимся нагревательным кабелям. Графитовые субстанции производили в то время в Хуроне, Мичиган компании Ачесона.

  • Ещё один вид смазки может содержать от 25 до 50% машинного масла. Остальные компоненты описаны выше.
  • В качестве полутвёрдой смазки можно применять нафталин компании Галовакс. Сам Честер хвалит продукцию под кодовым номером 2025. Вполне подходящими считает 1000, 1013, 1014. Наконец, полужидкой фазой из перечисленных обладает нафталин 1000.

Честер прямо говорит, что его патент полностью применим к электрическим установкам, имеющим подвижные контакты. Для низковольтных цепей лучше всего подходит глицериновая смазка, тогда как в остальных случаях лучше всего себя показывают масляная и дегтярная основы.

Токопроводящая паста

Разновидности токопроводящей пастыПатент US 2702756 от 22 февраля 1955 года вводит понятие токопроводящей пасты. Целых пять лет находился текст на рассмотрении комиссии, скорее всего из-за того, что изобретение весьма напоминает предыдущее.

К тому же, не находилось подходящих электрических установок для его активного применения, что является одним из основных условий принятия и одобрения патента.

На момент подачи патента широко использовались для обеспечения электрического контакта спаи, сварка, углеродные субстанции, серебряные краски.

В то же время пайка магниевых сплавы нельзя соединить с угольными электродами напрямую посредством указанным способов.

Имеются и некоторые другие технологические моменты, которые могут быть исполнены только в условиях цеха. Углеродные смазки имеют слишком большое сопротивление, а краске нужно время, чтобы высохнуть. Сольвенты, входящие в состав указанных смесей вызывают коррозию поверхностей.

Токопроводящая паста, по замыслу конструктора, должна быть достаточно вязкой при комнатных температурах, но легко плавиться при нагреве, чтобы можно было придать ей нужную форму.

Состав токопроводящей пастыПримерный состав токопроводящей пасты таков: 

  • Серебряная крошка крупностью от 2 до 100 микрометров плотностью от 4 до 1,5 г/куб. см – 80%.
  • Вакса – 20%.

Основа служит цементирующим составом для проводящего металла.

В этом качестве могут применяться: озоцерит, парафин, церезин, пчелиный воск, масло Евфорбиа Антисифилитика (мексиканская разновидность молочая), карнаубский (бразильский) воск из пальмы.

Подшипники

1 января 2002 года Норико Сукуни, Коджи Йошизаки, Хероши Комийя запатентовали смазку для подшипников (US 6335310 B1). Субстанция позволяет заземлять движущуюся часть, снимая с неё статическое электричество.

Токопроводящая паста для подшипниковОсновой является синтетическое масло, например, диоктил себакат, устойчивое к действию высоких температур, не испаряющееся, дешёвое и безвредное для металлов.

Проводящая субстанция по массе составляет от 0,5 до 5% по весу. Антистатическая добавка исключает электризацию самой смазки.

Полученный материал может применяться, например, в приводах жёстких дисков, что позволяет в итоге увеличить их вместимость.

Среди наиболее пригодных масел для основы смазки называют:

  • Эстер.
  • Диэстер.
  • Полиоэстер.
  • Полиалкилен гликоль.

Масла обладают низким коэффициентом температурного расширения, что позволяет эффективно поддерживать нужное давление оси для исключения люфта. Независимость вязкости от внешних условий и высокое сопротивление теплопередаче дополняют ряд преимуществ.

Различные присадки продлевают жизнь смазки и снижают силы трения при кручении диска

Благодаря столь уникальному подшипнику головка не будет скакать по поверхности, и можно повысить плотность записи, либо увеличить диаметр носителя информации.

Применение токопроводящей пасты для подшипниковПримерный состав смазки следующий:

  • От 0,1 до 5% проводящей субстанции.

Меньшее количество делает проводимость столь высокой, что материал перестаёт выполнять возложенные на него функции, а верхний потолок взят из соображений непротивлению свойств основы смазки.

  • Антистатик составляет от 0,5 до 2% по массе.

Остальное отводится токопроводящему маслу, которое составляет до 97,5% по весу. Например, это может быть диоктил себакат.

Комментариев к записи: 1

  1. Вэлери:

    Токопроводящая паста имеется в продаже в широком ассортименте от различных производителей. Но ее можно также изготовить самостоятельно.

Оставить комментарий