Pengaruh ketebalan lapisan pada masa pakai-kontak berlapis perak

Kontak Berlapis Ag memainkan peran penting dalam transmisi sinyal dan energi pada perangkat elektronik. Dalam penerapan praktisnya, Kontak Listrik Berlapis Perak sering kali terpengaruh oleh keausan fretting, yang dapat mengakibatkan peningkatan resistansi kontak dan bahkan kegagalan. Perak (Ag) adalah bahan yang ideal untuk pelapis permukaan pada kontak listrik karena konduktivitas listrik dan termalnya yang sangat baik, serta ketahanan terhadap korosi. Namun, pengaruh ketebalan lapisan Ag pada umur kontak listrik masih merupakan masalah yang kurang jelas. Makalah ini secara eksperimental menyelidiki masa pakai listrik lapisan Ag dengan ketebalan yang bervariasi dalam kondisi keausan fretting.

2.1 Persiapan Sampel
Sampel eksperimental adalah kontak listrik Perak silang-silinder yang dibuat dari paduan perunggu CuSn4 (mengandung timah 4%). Lapisan nikel (Ni) setebal 2 μm dilapisi pada permukaan substrat sebagai penghalang difusi, diikuti oleh empat ketebalan Ag murni yang berbeda: 1,3 μm, 2 μm, 4 μm, dan 5 μm.

2.2 Kondisi Eksperimental
Suhu: 23 derajat
Kelembaban Relatif: 10%
Frekuensi: 30Hz
Gaya Normal: 3 N

2.3 Metode Tes
Pengujian dilakukan dengan menggunakan fretting wear tester. Masa pakai Kontak Berlapis Perak ditentukan dengan memantau perubahan resistensi kontak. Kegagalan kontak ditentukan ketika resistansi kontak melebihi 10 kali resistansi awal.

3.1 Pengaruh Ketebalan Pelapisan terhadap Kehidupan Listrik
Hasil percobaan menunjukkan bahwa ketebalan lapisan pelapis perak berpengaruh nyata terhadap umur Kontak Bimetal Berlapis Perak :
Pelapisan 1,3 μm: Masa pakai listrik paling pendek, dengan siklus fretting sekitar 5 × 10⁴;
Pelapisan 2 μm: Masa pakai listrik kira-kira 1 × 10⁵ siklus fretting;
Pelapisan 4 μm: Masa pakai listrik kira-kira 2 × 10⁵ siklus fretting;
Pelapisan 5 μm: Masa pakai listrik paling lama, melebihi siklus fretting 3 × 10⁵.

3.2 Analisis Mekanisme Keausan Lapisan
Pengamatan pemindaian mikroskop elektron (SEM) mengungkapkan bahwa manifestasi utama keausan fretting pada lapisan perak adalah:
Kegagalan keausan: tanda keausan muncul pada permukaan lapisan, dan lapisan perak secara bertahap menipis hingga lapisan nikel terlihat.
Kegagalan oksidasi: lapisan oksida terbentuk pada lapisan perak, meningkatkan resistensi kontak.
Dengan meningkatnya ketebalan lapisan, waktu kerusakan akan diperpanjang dan dampak kegagalan oksidasi berkurang, sehingga meningkatkan masa pakai listrik.

3.3 Model Hubungan Umur Listrik dan Ketebalan Lapisan
Berdasarkan data eksperimen, model hubungan antara umur listrik (N) dan ketebalan lapisan perak (t) dibuat:
N=k⋅tⁿ

dimana k adalah konstanta material dan n adalah faktor eksponensial. Hasil pemasangan menunjukkan n≈1,5 yang menunjukkan bahwa umur listrik meningkat secara nonlinier dengan ketebalan lapisan.

Ketebalan lapisan pelapisan perak secara signifikan mempengaruhi masa pakaiKontak Listrik Berlapis Perak; semakin tebal lapisan pelapis peraknya, semakin lama umurnya.

Model hubungan kuantitatif antara ketebalan pelapisan dan umur listrik telah ditetapkan, memberikan dasar untuk desain kontak listrik.
Dalam aplikasi praktis, disarankan untuk memilih ketebalan pelapisan perak yang sesuai berdasarkan persyaratan keandalan untuk menyeimbangkan biaya dan kinerja.