Использование электропроводящих паст при обработке и сборке металлических изделий: области применения и способы нанесения

Использование электропроводящих паст при обработке и сборке металлических изделий связано с необходимостью обеспечения надежного электрического контакта между соединяемыми элементами, снижения сопротивления в местах стыков и защиты от коррозии.

Эти материалы применяются в различных областях промышленности, включая машиностроение, электронику и энергетику. Их состав, свойства и способы нанесения подбираются в зависимости от условий эксплуатации соединений, требуемых характеристик и используемых технологий.

Электропроводящие пасты представляют собой вязкие смеси на основе металлических порошков (меди, серебра, алюминия), органических связующих и функциональных добавок.

Металлический наполнитель обеспечивает проводимость, а связующее выполняет роль основы, которая удерживает состав на поверхности и препятствует его растрескиванию. Выбор наполнителя определяется его задачами.

Так, серебро, обладая низким сопротивлением и высокой устойчивостью к окислению, используется в ответственных соединениях. Медь, являясь более доступным материалом, предпочтительна для массовых изделий.

При выборе пасты важно учитывать такие параметры, как электрическое сопротивление, температура эксплуатации, адгезия к металлической основе и стойкость к внешним воздействиям.

К примеру, для применения в электротехнических соединениях с высокими токовыми нагрузками требуется материал с низким удельным сопротивлением (до 0,02 Ом·см) и температурной устойчивостью свыше 200 °C. Для условий повышенной влажности и воздействия агрессивных сред пасты должны содержать ингибиторы коррозии.

Перед нанесением металлические элементы очищают от загрязнений, удаляют ржавчину и оксиды. Для этого применяют механическую обработку (шлифовку, полировку) или химические методы (травление, пассивацию).

Гладкость поверхности важна для равномерного распределения пасты и минимизации воздушных зазоров, которые ухудшают проводимость. Перед нанесением рекомендуется обезжиривание спиртами, ацетоном или специализированными растворителями, чтобы исключить ухудшение адгезии.

Нанесение электропроводящих паст осуществляется несколькими способами: кистью, шпателем, распылением или через дозирующие устройства. Способ выбирают в зависимости от объема работы и формы деталей. Для равномерного распределения на больших плоских поверхностях применяют шпатели с зубчатой кромкой.

В труднодоступных местах используют тонкие кисти или шприцы-дозаторы. Толщина слоя должна соответствовать рекомендациям производителя, обычно она составляет 50–200 мкм. Превышение может привести к растрескиванию или образованию мостиков, снижающих эффективность соединения.

При сборке изделий пасту распределяют по контактным площадкам, избегая избыточного нанесения, которое может вызвать вытекание материала за пределы зоны контакта. Это особенно критично в электронике, где случайное попадание пасты на соседние цепи приводит к коротким замыканиям.

Для фиксации соединений применяют зажимы или винтовые крепления с моментом затяжки, указанным в технической документации, давление обеспечивает плотный контакт и минимизирует сопротивление.

После нанесения и сборки требуется выдержка для отверждения пасты. Время и условия зависят от состава связующего. Однокомпонентные материалы с термоотверждаемыми полимерами требуют нагрева до 150–200 °C в течение 10–30 минут.

Двухкомпонентные пасты на эпоксидной основе твердеют при комнатной температуре за 24–48 часов. При работе с термоотверждаемыми составами необходимо соблюдать терморежим, чтобы избежать перегрева или недостаточного отверждения.

При применении паст в условиях вибрационных нагрузок или сильных перепадов температур особое внимание уделяют их эластичности. Жесткие материалы склонны к растрескиванию, что снижает долговечность соединений, поэтому для таких случаев выбирают составы с эластичными добавками, которые компенсируют механические напряжения.

В электроэнергетике электропроводящие пасты используются для улучшения контакта в соединениях шин, кабельных наконечников и заземляющих устройств. Они предотвращают перегрев и искрение в местах соединений, повышая надежность и долговечность оборудования. В таких случаях важно использовать составы с высокой стойкостью к термическому старению, что обеспечивает стабильные характеристики на протяжении десятков лет.

В машиностроении пасты применяются при сборке подвижных контактов, например, токосъемников или скользящих контактов электродвигателей. Здесь важна устойчивость к износу и минимальная адгезия к трущимся поверхностям, чтобы не препятствовать их движению. Поэтому используются материалы с твердыми смазочными добавками, такими как графит или дисульфид молибдена.

Применение в электронной промышленности требует высокой точности нанесения. Для пайки чипов и сборки печатных плат пасты с серебряным наполнителем наносятся через трафареты или дозаторы с контролем толщины.

Неправильное распределение может вызвать перегрев компонентов или ухудшение работы устройства. Важным условием является совместимость пасты с материалами печатных плат и защитных покрытий.

Хранение паст требует соблюдения температурного режима и защиты от влаги. Открытые упаковки герметизируют, чтобы исключить контакт с воздухом и высыхание. Срок годности материалов обычно составляет 6–12 месяцев, после чего их свойства ухудшаются.