為何大多數的插頭都是銅鍍錫和銅鍍銀，而較少見到純銅？

2017-03-26
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這個疑問看似簡單，但它的內在卻很深。咱們來討論一番。

首要，要了解插頭是什麼？插頭，在電氣技能中叫做接插件，它是機械與電氣的聯合體，起到銜接線路的作用。例如咱們的 USB 插頭、乙太網 RJ45 插頭、插線板插頭，還有供配電斷路器的大電流接插件、高壓開關的手車接插件和低壓開關櫃的抽屜接插件等等。

因為接插件所銜接的雙方並不必定是同一類用電電器，接插件必須滿意標準的外在構造標準，以及電氣特性參數和規約。因而，接插件歸於電氣技能中的標準件。

咱們先看榜首個疑問：接插件的資料的電阻率

下圖是常用導電資料的電阻率：

接插件的資料通常選用銅基合金。例如純銅、黃銅、鈹青銅等等。資料的外表鍍銀或許鍍錫，乃至鍍金。

看下圖中 CPU 反面的插針，它是鍍金的嗎？

從電阻率表中咱們看到，導電性最佳的是銀，其次是銅，再其次是錫。

事實上，接插件是需求必定強度的。而錫和銀很軟，底子就沒法滿意接插件的插接強度。所以，接插件的本體都是銅，外表鍍錫或許鍍銀罷了。

第二個疑問：接插件鍍錫鍍銀真的只是只是為了進步導電性嗎？

當導電資料流過電流后，只需電流的頻率不太高，則電流是流過導電資料的悉數截面的。即便當頻率很高時，資料的趨膚效應也有必定的穿透深度。例如銅在 50 赫茲下的穿透深度是 9.3 毫米。

接插件通常都非常纖細，趨膚效應不是很大，因而電流會流過接插件的悉數截面。

咱們看下圖：

此圖中有兩種接線端子實物圖片，圖中上部是綳簧接線端子，圖中下部是螺釘接線端子。右圖是綳簧接線端子的構造示意圖。

從圖中咱們能了解，插頭刺進插座后，觸摸簧片與插頭之間是需求有觸摸壓力的，不然就無法完成牢靠的觸摸。關於螺釘接線端子，觸摸壓力來自於螺釘；關於綳簧接線端子，觸摸壓力來自於綳簧。

咱們還知道，接插件在作業時，是會發生溫升的。溫升包括兩有些，榜首有些是導線溫升，第二有些是觸摸溫升。溫升的表達式如下：

在這兒， τ 是溫升，I 是流過導體的電流，Kt 是歸納散熱係數，S 是導體截面積，M 是導體截面周長， ρ是導體的電阻率，Uj 是觸摸電壓，L 是洛淪茲係數，T 是觸摸點的溫度（單位是 K）。

咱們看到，接插件的溫升近似與所流過的電流的平方成正比，與觸摸電壓的平方也近似成正比，而且留意到觸摸電壓 Uj 等於觸摸電阻與電流的乘積。

由此可見，接插件的觸摸電阻是多麼主要。

在 GB14048.5-2008《低壓開關設備和操控設備第 5 有些：操控電路電器和開關元件機電式操控電路電器》中，把用於操控的線路界說為輔佐迴路，而輔佐迴路的電流通常在 5A 以下。

由此可知，接插件本來分為兩種，榜首種是 5A 以下小電流的接插件，第二種是 5A 以上的大電流接插件。大電流接插件的電流通常從 10A 到 6300A，例如低壓抽屜式斷路器（見前面一張圖中的 Emax 斷路器）的一次迴路接插件電流規格就從 1250A 到 6300A。

關於小電流接插件，它的溫升不高，它的重點是進步導電性，降低觸摸電阻。因而，小電流接插件的插頭組件和觸摸簧片組件鍍銀的意圖就是進步接插件的導電性；

關於大電流接插件，它的溫升很高，它的重點是降低溫升。因而，大電流接插件的插頭組件和觸摸簧片組件鍍錫或許鍍銀的意圖就是進步接插件的溫升。

關於大電流接插件，標準中規則，裸銅資料的溫升是 60K，鍍錫資料的溫升是 65K，鍍銀資料的溫升是 70K，詳細見 GB14048.1-2012《低壓開關設備和操控設備第 1 有些：總則》的附表。

如今，咱們分析題主的疑問：

題主疑問的註解是：眾所周知銅的導電性比銀好，為何所有插頭上的鐵片不運用銅而運用銀？

榜首，關於接插件中的鐵片。

看得出來，題主關於工業產品非常生疏，他以為帶有彈性的資料就必定是鐵片。本來鈹青銅的導電性和彈性都遠遠優於鐵片，而黃銅的彈性也很不錯，所以接插件中的彈性資料通常不是鐵片，而鈹青銅和黃銅。

第二，關於接插件類型。

題主明顯討論的是小電流接插件。那麼定論是，鍍銀的意圖是進步導電性，詳細見前面的敘說。

別的題主有一個誤區，他以為銅的導電性優於銀。定論剛好相反，詳細見前面的電阻率表。

最終的定論是什麼？

定論是：電觸摸本來是有很深的理論的。它涉及到資料、電化學、電氣觸摸和溫升理論、發熱理論等等。其內容博學多才，涵蓋了很多基礎理論和工程實習。因而，有關電觸摸的表述絕不是這個走馬觀花帖子能夠闡明明白的。

有關電器的理論有五個，分別是發熱理論、電動力理論、電觸摸理論、電弧理論和電磁體系理論。電觸摸理論是這五大理論之一。

在國際上有電觸摸學會，它以電觸摸的構建者霍姆命名。我國也有相關的學會。

題主的疑問到此應當答覆結束了。但我一起給咱們提一些疑問：

榜首個疑問：假如接插件的插頭資料是銅鍍錫，接插件的插座觸摸簧片資料是銅鍍銀，兩者可否長時間帶電作業？會呈現何種景象？怎麼處理？

第二個疑問：為何大電流接插件有溫升疑問？它和接插件資料的機械強度有何聯繫？怎麼處理這個疑問？

看到談論區的談論了，咱們都依據自個的了解給出了解說。現已到了午休時刻，我來答覆吧。

榜首個疑問的答覆：

這個疑問的答覆與化學有關。

咱們看下圖：

上圖（圖 1）中，三種基底金屬分別是錫、銅和銀。三種金屬被各自氧化，生成的氧化物分別是：

（氧化錫）、

（氧化銅）和

氧化銀。

因為空氣中不免有水份，所以在水汽的感染下，呈現金屬的正離子。金屬正離子與金屬本體之間的電極電位如下：

咱們看到各種不一樣金屬的電極電位分別是：

；

。

為何銀的電極電位不是 -0.15224V，而是 0.7999V？自個想去（上圖中的數據是碘化銀）。

咱們看到，錫的電極電位最低，銀的電極電位最高。由此得知，按金屬活動次序表，錫在銅的左面，因而錫比銅生動；銀在銅的右邊，因而銅比銀生動。

所以，銅鍍錫后，若鍍層不完整，或許鍍層有破口，則錫向銅搬運電子，錫被氧化，而銅被複原；同理，銅鍍銀后，若鍍層不完整，或許鍍層有破口，則銅向銀搬運電子，銅被氧化，而銀被複原。可見，前者是錫被腐蝕，後者是銅被腐蝕。

假如接插件的插頭資料是銅鍍錫，接插件的插座觸摸簧片資料是銅鍍銀，則能夠想見，錫首要被腐蝕，接著銅被腐蝕。跟著腐蝕加重，觸摸越來越差。嚴重時插頭資料的基底金屬銅會因鏽蝕而無法作業，乃至開裂。

看到談論區有談論說，氧化銀也會導電。事實上，在這兒底子就沒有氧化銀，只要氧化錫和氧化銅。銀現已被複原為金屬銀了。

這兒敘述的原理是氧化復原反響，是中學化學的必學內容。

由此咱們得到一個主要定論：不管是插頭仍是插座，它們的導電資料的外表處理方式應當是一起的：要麼都鍍錫，要麼都鍍銀。若選用不一樣的外表處理方式，呈現的電化學反響有可能會腐蝕導電資料。

第二個疑問的答覆：

這個疑問與金屬資料的機械強度跟著溫度增加而降低有關。

咱們來看下圖：

就像我在圖中註釋所說的，銅在接連發熱時，才一百多攝氏度銅的機械特性就開始降低了。

此圖摘自《金屬資料手冊》。

也因而，接插件中非常留意它的作業溫度和溫升。國家的強制性標準和標準規則，接插件和端子的運轉溫升肯定不能超越它規則值。

留意曲線 2，它表徵的是銅在遭到短路電流瞬時衝擊時剎那間發熱機械強度降低情況，可見它的機械強度降低程度比運轉下要略微好一些。

我留意到若干談論中談到了觸頭的觸摸疑問，而且與接插件相混淆。我把這個疑問給弄清一下。咱們看下圖：

咱們先看下圖：從圖中咱們看到，觸頭體系的溫升由 3 有些構成。榜首有些是靜觸頭的導電杆有些，也即溫升τ1；第二有些是導電杆與觸頭的銜接有些，或許焊接有些，這兒的溫升是τ2；第三有些是動態觸頭相接有些的溫升，也即τ3。

再看上圖，咱們看到了插頭的溫升τ1，看到了插頭與插座之間的溫升τ3，但沒有τ2。

值得留意的是，關於接插件，插頭與插座彈性簧片之間的觸摸點不止一個，因而有多個τ3 一起奉獻溫升。

咱們來看核算τ1 的公式：

；

再看核算τ2 的公式：

；

咱們再看τ3 的公式：

咱們無妨經過核算來看看接插件溫升與大電流觸頭溫升有何差異：

咱們假定兩者的環境溫度都是 30 度，歸納散熱係數都是 7。插頭導電杆的橫截面積是 1 平方毫米，截面周長是 3.54 毫米，假定電流是 1A，觸摸電壓為 10 毫伏，LT 是 8.2X10^(-6)；觸頭的鍍錫導電杆的橫截面積是 30X10=300 平方毫米，截面周長是 80 毫米，電流是 630A，觸摸電壓亦為 10 毫伏，LT 也是 8.2X10^(-6)。咱們用一樣的方法來核算兩者的最高溫升，儘管接插件本來無需核算中心的溫升。

先核算接插件：