Ausführliche Erläuterung der Branchenkompetenz für verzinnte Kupferschienen

 

Eine Sammelschiene aus verzinntem Kupfer ist eine zusammengesetzte leitfähige Komponente, die hoch{0}reines Kupfer als Basis verwendet und auf der Oberfläche durch Galvanisieren oder Feuer-Tauchplattieren mit einer Schicht metallischen Zinns bedeckt ist. Kupfer selbst verfügt über eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und sein spezifischer Widerstand ist von allen praktischen Metallen nach Silber der zweitgrößte. Seine chemischen Eigenschaften sind jedoch relativ aktiv und es neigt in feuchter Luft zu Oxidationsreaktionen, wodurch Kupferoxid- oder Kupferoxidfilme mit schlechter Leitfähigkeit entstehen. Dieser Oxidfilm erhöht den Kontaktwiderstand erheblich, was zu einer Erwärmung der Verbindungsstellen und sogar zu einem Stromausfall führen kann. Die Kernfunktion der Zinnbeschichtung besteht darin, eine dichte physikalische Barriere zwischen der Kupfermatrix und der äußeren Umgebung zu schaffen. Gleichzeitig ist die elektrische Leitfähigkeit von Zinn selbst akzeptabel (ca. 15 % von Kupfer) und es bildet sich nicht so leicht ein hartnäckiger Oxidfilm auf seiner Oberfläche. Als Sammelschiene aus verzinntem Kupfer verbessert dieses Produkt die Korrosionsbeständigkeit, Lötbarkeit und Kontaktstabilität erheblich und behält gleichzeitig die hervorragende Leitfähigkeit von Kupfer bei. Nachdem die flache Kupfersammelschiene verzinnt ist, behält sie nicht nur die Vorteile der flachen Struktur in Bezug auf Hauteffekt und Wärmeableitung bei, sondern erhält auch die Schnittstellenzuverlässigkeit, die die Zinnschicht mit sich bringt, und wird zur Standardwahl für Hauptstromkreisverbindungen in Stromverteilerschränken, Frequenzumrichtern, neuen Energiegeräten und anderen Szenarien.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Leistungsvorteile verzinnter Kupferschienen spiegeln sich in den vier Dimensionen Elektrik, Chemie, Mechanik und Prozess wider. Hinsichtlich der elektrischen Leistung sorgt die Kupfermatrix für einen äußerst geringen Körperwiderstand. Obwohl die Leitfähigkeit der Zinnbeschichtung geringer ist als die von Kupfer, ist ihr Einfluss auf die Gesamtstrombelastbarkeit vernachlässigbar, da ihre Dicke nur einen sehr geringen Anteil des Gesamtquerschnitts der Sammelschiene ausmacht (normalerweise weniger als 1 %). Noch wichtiger ist, dass die Zinnschicht auf der Oberfläche der zinnbeschichteten Kupfersammelschiene die Bildung eines Kupferoxidfilms verhindern kann, wodurch die Verbindungsschnittstelle auch nach längerem Betrieb einen niedrigen Kontaktwiderstand beibehält. - Diese Funktion ist besonders wichtig bei Hochstromverbindungen, da ein geringer Anstieg des Kontaktwiderstands zu einer erheblichen Joule'schen Erwärmung führt. Im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit bildet Zinn an der Luft bei Raumtemperatur einen dichten und stabilen Zinndioxid-Passivierungsfilm. Dieser Film verfügt über eine ausgezeichnete Blockierfähigkeit gegen Sauerstoff, Feuchtigkeit und die meisten schwachen Säuren und Basen.

 

Im Vergleich zu blankem Kupfer kann die Korrosionsrate von verzinnten Kupfersammelschienen in Umgebungen mit Salzsprühnebel, Feuchtigkeit und industrieller Verschmutzung um mehr als eine Größenordnung reduziert werden, und die Lebensdauer wird erheblich verlängert. Hinsichtlich der Lötbarkeit verfügt die Zinnschicht über das gleiche Metallsystem wie herkömmliches Zinn-Bleilot oder blei-freies Lot, weist eine gute Benetzbarkeit auf, erfordert beim Löten kein starkes aktives Flussmittel, verfügt über vollständige Lötstellen und eine geringe Porosität, was für die Verkabelung vor Ort oder das Schweißen interner Module sehr vorteilhaft ist. In Bezug auf die mechanischen Eigenschaften behält die verzinnte Kupferschiene die gute Duktilität von Kupfer bei und kann in geeigneten Winkeln gebogen werden, ohne dass die Beschichtung reißt, solange der Biegeradius ordnungsgemäß kontrolliert wird (normalerweise nicht weniger als das 1,5-fache der Dicke der Sammelschiene). Darüber hinaus weist die Verzinnungsschicht einen silbrig-weißen metallischen Glanz auf, der eine visuelle Inspektion der Schweißqualität und des Oberflächenzustands erleichtert und eine schnelle Beurteilung durch das Wartungspersonal vor Ort erleichtert.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Herstellung verzinnter Kupferschienen umfasst zwei Hauptschritte: Substratbearbeitung und Oberflächenbehandlung. Dabei ist der Verzinnungsprozess der zentrale Schritt, der die Produktqualität bestimmt. In der Substratverarbeitungsphase wird zunächst Elektrolytkupfer mit einer Reinheit von nicht weniger als 99,9 % als Rohmaterial verwendet, und die für die Flachkupfer-Sammelschiene erforderliche Standardquerschnittsform wird durch Extrudieren oder Ziehen erhalten, z. B. ein Rechteck, ein abgerundetes Rechteck oder ein kundenspezifischer, speziell geformter Querschnitt. Anschließend werden Sekundärbearbeitungen wie Schneiden, Stanzen und Biegen durchgeführt, um einen Stromschienenrohling zu bilden, der den Installationsanforderungen entspricht. Die Vorbehandlung der Beschichtung ist der Schlüssel zur Sicherstellung der Haftfestigkeit der Beschichtung: Durch alkalische chemische Entfettung oder Ultraschallreinigung werden Walzöl und Bearbeitungsöl von der Oberfläche des Kupferbands entfernt. Anschließend wird der Oberflächenoxidfilm durch Beizen (verdünnte Schwefelsäurelösung) entfernt, sodass die Kupfermatrix eine saubere und aktivierte Metalloberfläche aufweist. Der Verzinnungsprozess ist in zwei Hauptmethoden unterteilt: Galvanisieren und Feuerverzinken. Bei der Verzinnung (auch als Kaltverzinnung bezeichnet) werden ein Kupferstab als Kathode und eine reine Zinnplatte als Anode in einer Galvanisierungslösung verwendet, die Zinnsalze enthält.

 

Unter Einwirkung von Gleichstrom werden Zinnionen reduziert und lagern sich auf der Oberfläche des Kupferstabes ab. Die Dicke der galvanisierten Zinnschicht ist gleichmäßig und die Körner sind fein. Die Dicke wird normalerweise im Bereich von 3–15 μm kontrolliert, was für Szenarien geeignet ist, die eine hohe Maßgenauigkeit erfordern. Bei der Heiß-Tauchverzinnung werden mit Flussmittel-behandelte Kupferstäbe in geschmolzenes Zinn bei 260–300 Grad getaucht. Nach dem Herausnehmen wird die überschüssige Zinnflüssigkeit mit einem Luftmesser oder einer Zentrifuge entfernt, um eine dickere Zinnschicht (normalerweise 10–30 μm) zu bilden. Die Feuerverzinnungsschicht ist dicker und hat einen größeren Korrosionsbeständigkeitsspielraum, aber die Gleichmäßigkeit der Dicke ist etwas schlechter als bei der Galvanisierung. Lieferanten von verzinnten Kupferschienen wählen die geeignete Prozessroute entsprechend den Anforderungen der Anwendungsumgebung, dem Kostenbudget und dem Lieferzyklus während der Massenproduktion aus. Nach Abschluss der Verzinnung muss die Sammelschiene abgekühlt, mit entionisiertem Wasser gereinigt, getrocknet und der erforderlichen Polierbehandlung unterzogen werden, um Zinngrate und Grate zu entfernen und eine glatte Oberfläche und keine Verstopfung in den Anschlusslöchern zu gewährleisten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stromschienen aus verzinntem Kupfer werden aufgrund ihrer ausgewogenen Leitfähigkeit, Korrosionsschutz und Lötbarkeit häufig in vielen Bereichen der Leistungselektronik und Elektrotechnik eingesetzt. In Energieverteilungssystemen ist es das Standardmaterial für Hauptsammelschienen und Abzweigschienen in Energieverteilerschränken, Leistungsschränken, Kondensatorkompensationsschränken und Niederspannungsschaltschränken. Es ist für die Verteilung der elektrischen Energie vom eingehenden Ende zu jedem ausgehenden Stromkreis verantwortlich. Im Bereich der industriellen Automatisierung, in Frequenzumrichtern, Servoantrieben, Schaltschränken für speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Motorantriebssystemen, werden verzinkte Sammelschienen (wobei sich „verzinkt“ allgemein auf die Beschichtungsbehandlung bezieht) für den DC-Bus-Anschluss, die Stromübertragung zwischen der Gleichrichterbrücke und der Wechselrichterbrücke sowie den elektrischen Anschluss der Bremseinheit verwendet. Die neue Energiebranche ist die am schnellsten wachsende Anwendungsrichtung der letzten Jahre: In Solar-Photovoltaiksystemen werden verzinnte Kupfersammelschienen für die positiven und negativen Verbindungen der Photovoltaik-Strings im Generatorkasten sowie für die Gleichstrom-Eingangs- und Wechselstrom-Ausgangsanschlüsse im Wechselrichter verwendet.

 

Im Bereich der Windenergieerzeugung übernehmen sie große Stromübertragungsaufgaben in den Stromverteilungseinheiten innerhalb der Umrichterschränke und Türme; Im Hinblick auf Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge verwenden die Stromverteilungsmodule in Gleichstrom-Schnellladesäulen eine große Anzahl verzinnter Kupfersammelschienen als parallele Sammelschienen zwischen den Lademodulen. Im Bereich des Schienenverkehrs ist es auch in Bahnhofsstromverteilungssystemen, Traktionsumrichtern und Fahrzeughilfsstromsystemen zu sehen. Darüber hinaus spielen verzinnte Kupferschienen auch in -48-V-DC-Stromverteilungseinheiten von Kommunikationsbasisstationen, großen unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) und galvanisierten Stromversorgungsgeräten eine unersetzliche Rolle. Die gemeinsamen Merkmale dieser Anwendungsszenarien sind: großer Strom, offensichtliche Erwärmung, komplexe Umgebungsbedingungen (Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen, mögliche Anwesenheit korrosiver Gase) und hohe Anforderungen an die langfristige Betriebszuverlässigkeit.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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