Разница в стойкости к окислению между лужеными и нелужеными медными жилами
Луженые медные токопроводящие жилы обладают значительно более высокой стойкостью к окислению по сравнению с нелужеными (голыми) медными жилами, особенно в условиях высоких температур, повышенной влажности или агрессивных сред. Нелуженая медь вступает в реакцию с атмосферным кислородом и влагой с образованием оксида меди (CuO или ), что приводит к росту переходного сопротивления и ускоряет деструкцию. Лужение создает жертвенный защитный барьер за счет оловянного слоя, который подвергается пассивации с образованием устойчивой оксидной пленки (), предотвращающей дальнейшую атмосферную коррозию. В соответствии со стандартами ASTM B33 и IEC 60228, лужение обеспечивает сохранение паяемости и электропроводности базовой отожженной меди на протяжении длительного срока эксплуатации.
Сравнение технических параметров
Ниже в матрице данных приведены показатели эксплуатационных характеристик луженых и нелуженых (голых) медных токопроводящих жил при различных условиях нагрузки.
| Технический параметр | Луженая медная жила | Нелуженая (голая) медная жила | Ссылка на стандарт |
| Стойкость к окислению | Высокая (образует стабильный пассивирующий слой ) | Низкая (образует прогрессирующую окалину ) | ASTM B33 / ASTM B3 |
| Макс. длительно допустимая рабочая температура | До 150°C (в зависимости от изоляции) | Обычно ограничена 100°C для предотвращения быстрого окисления | IEC 60502-1 |
| Коррозионная стойкость (к сульфатам / влаге) | Отличная (устойчива к сульфидной коррозии) | Низкая (склонна к «зеленой чуме» или образованию карбоната меди) | DIN VDE 0295 |
| Долговечность паяемости | Отличная (сохраняется при длительном хранении) | Низкая (требует применения активных флюсов после окисления) | IPC/EIA J-STD-002 |
| Переходное сопротивление с течением времени | Стабильное (низкая деструкция интерметаллидов) | Экспоненциально возрастает (из-за непроводящего оксидного слоя) | BS EN 60228 |
Механизм атмосферной деструкции медных токопроводящих жил
Кинетика окисления нелуженой меди
При контакте с окружающим воздухом нелуженая отожженная медь вступает в прямую химическую реакцию с кислородом. Первоначально образуется оксид меди(I) (), за которым следует оксид меди(II) (). Этот слой является пористым и хрупким. При прохождении электрического тока локальный джоулев нагрев () экспоненциально ускоряет скорость окисления, что приводит к ухудшению токопроводящего тракта и локальному тепловому разгону в точках оконцевания.
Пассивирующий оловянный барьер
Нанесение равномерного оловянного слоя путем гальванического или горячего лужения создает барьер толщиной обычно от 1 до 5 мкм. Олово обладает высоким сродством к кислороду, быстро образуя микроскопический плотный слой диоксида олова (). В отличие от оксида меди, этот пассивирующий слой не имеет пор и обладает структурной стабильностью, полностью защищая подлежащую медь от диффузии кислорода и гальванической коррозии.