Ảnh hưởng của độ dày lớp phủ đến tuổi thọ của các điểm tiếp xúc mạ bạc-

Danh bạ mạ Ag đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tín hiệu và năng lượng trong các thiết bị điện tử. Trong các ứng dụng thực tế, các tiếp điểm điện mạ bạc thường bị ảnh hưởng bởi sự mài mòn, điều này có thể dẫn đến tăng điện trở tiếp xúc và thậm chí hỏng hóc. Bạc (Ag) là vật liệu lý tưởng để phủ bề mặt các điểm tiếp xúc điện do tính dẫn điện và nhiệt tuyệt vời cũng như khả năng chống ăn mòn của nó. Tuy nhiên, ảnh hưởng của độ dày lớp phủ Ag đến tuổi thọ tiếp xúc điện vẫn còn là một vấn đề chưa rõ ràng. Bài viết này nghiên cứu thực nghiệm tuổi thọ điện của lớp phủ Ag có độ dày khác nhau trong điều kiện mài mòn đáng lo ngại.

2.1 Chuẩn bị mẫu
Các mẫu thử nghiệm là các tiếp điểm điện Bạc hình trụ chéo được làm từ hợp kim đồng CuSn4 (chứa 4% thiếc). Một lớp niken (Ni) dày 2 μm được mạ điện trên bề mặt đế như một rào cản khuếch tán, tiếp theo là bốn độ dày khác nhau của Ag nguyên chất: 1,3 μm, 2 μm, 4 μm và 5 μm.

2.2 Điều kiện thí nghiệm
Nhiệt độ: 23 độ
Độ ẩm tương đối: 10%
Tần số: 30 Hz
Lực bình thường: 3 N

2.3 Phương pháp kiểm tra
Các thử nghiệm được tiến hành bằng cách sử dụng máy thử độ mòn đáng lo ngại. Tuổi thọ của tiếp điểm được phủ bạc được xác định bằng cách theo dõi những thay đổi về điện trở tiếp xúc. Lỗi tiếp điểm được xác định khi điện trở tiếp xúc vượt quá 10 lần điện trở ban đầu.

3.1 Ảnh hưởng của độ dày lớp mạ đến tuổi thọ điện
Kết quả thực nghiệm cho thấy độ dày của lớp mạ bạc ảnh hưởng đáng kể đến các tiếp điểm lưỡng kim có tuổi thọ mạ bạc:
Lớp mạ 1,3 μm: Tuổi thọ điện là ngắn nhất, với chu kỳ mài mòn khoảng 5 × 10⁴;
Lớp mạ 2 μm: Tuổi thọ điện xấp xỉ 1 × 10⁵ chu kỳ làm phiền;
Lớp mạ 4 μm: Tuổi thọ điện xấp xỉ 2 × 10⁵ chu kỳ làm phiền;
Lớp mạ 5 μm: Tuổi thọ điện dài nhất, vượt quá 3 × 10⁵ chu kỳ làm phiền.

3.2 Phân tích cơ chế mài mòn lớp phủ
Quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy các biểu hiện chính của hiện tượng mài mòn trên lớp phủ bạc là:
Lỗi mài mòn: vết mòn xuất hiện trên bề mặt lớp phủ và lớp bạc mỏng dần cho đến khi lớp niken lộ ra.
Lỗi oxy hóa: tạo thành màng oxit trên lớp bạc, làm tăng điện trở tiếp xúc.
Khi độ dày lớp phủ ngày càng tăng, thời gian hư hỏng do mài mòn sẽ kéo dài và tác động của hư hỏng do oxy hóa giảm đi, từ đó cải thiện tuổi thọ điện.

3.3 Mô hình mối quan hệ giữa tuổi thọ điện và độ dày lớp phủ
Dựa trên dữ liệu thực nghiệm, mô hình mối quan hệ đã được thiết lập giữa tuổi thọ điện (N) và độ dày lớp phủ bạc (t):
N=k⋅tⁿ

trong đó k là hằng số vật liệu và n là hệ số mũ. Kết quả lắp cho thấy n≈1,5, cho thấy tuổi thọ điện tăng phi tuyến tính theo độ dày lớp phủ.

Độ dày của lớp mạ bạc ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của sản phẩmDanh bạ điện mạ bạc; Lớp mạ bạc càng dày thì tuổi thọ càng cao.

Một mô hình quan hệ định lượng giữa độ dày lớp mạ và tuổi thọ điện đã được thiết lập, tạo cơ sở cho việc thiết kế các tiếp điểm điện.
Trong các ứng dụng thực tế, nên chọn độ dày mạ bạc phù hợp dựa trên yêu cầu về độ tin cậy để cân bằng giữa chi phí và hiệu suất.