Ưu và nhược điểm của lớp mạ bạc trong các ứng dụng công nghiệp

Độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao nhất

Bạc có tính dẫn điện cao nhất trong tất cả các kim loại. Trên thang đo độ dẫn điện có tỷ lệ từ 0 đến 100, bạc xếp hạng 100, đồng xếp hạng 97 và vàng xếp hạng 76. Nhờ đó, có lẽ bạc là kim loại quý lý tưởng cho các ứng dụng truyền tải điện năng cao như các bộ phận trao đổi dòng điện, cầu chì, thanh dẫn đầu cực hoặc các đầu nối công suất cao khác.

Nhờ có độ dẫn điện cao nhất nên bạc được ứng dụng mạ

cho các bộ phận truyền tải điện năng cao

Ngoài ra, trong nhóm các kim loại có khả năng dẫn nhiệt cao thì bạc là kim loại có khả năng dẫn nhiệt rất tốt, chỉ đứng sau đồng. Với tính chất này, bạc có khả năng cho phép các quá trình kết nối truyền một lượng lớn năng lượng để điều chỉnh các điểm nóng nhiệt một cách tự nhiên, nhờ đó có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa của vật liệu nền.

Khả năng bảo vệ chống ăn mòn cao

Tương tự như vàng, bạc là kim loại quý có thể tạo thành một rào cản chống ăn mòn hiệu quả. Khi mạ bạc trên các chi tiết ứng dụng trong công nghiệp, bạc thường được mạ trên lớp mạ niken lót, và vì chi phí thấp hơn vàng nên người ta thường mạ lớp bạc dày (trên 0,001 µin) để tăng khả năng chống ăn mòn của chúng.

Khả năng chống ăn mòn của dây dẫn bằng đồng

cải thiện đáng kể sau khi được mạ bạc

Với các dây dẫn bằng đồng hoặc nhôm, việc mạ lớp bạc trên đó sẽ ngăn chặn được sự hình thành các hợp chất hoặc oxit kim loại. Điều này giúp ngăn chặn sự gia tăng điện trở tiếp xúc hoặc các điểm nóng nhiệt trong dây dẫn theo thời gian.  

Khả năng bôi trơn ở nhiệt độ cao

Bạc là chất bôi trơn có tính kim loại tự nhiên với khả năng bôi trơn vượt trội ngay cả ở nhiệt độ khắc nghiệt. Do đó, đây là một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng như các tiếp điểm có thiết kế có thể dễ bị biến dạng khi vận hành như ren hoặc dao động trượt ở nhiệt độ cao.

Ổ trục và bi thép được mạ bạc

Bạc thường được dùng để mạ lên các chi tiết, bộ phận bằng thép không gỉ hay các hợp kim nhiệt độ cao khác nhằm ngăn chặn hiện tượng kẹt các bộ phận chuyển động hoặc có ren trong động cơ tua-bin hoặc bộ sạc tua-bin nơi nhiệt độ có thể trên 1250 ^oF (~ 676,7 ^oC).

Ngoài ra, người ta cũng thường mạ bạc cho các công tắc hoặc các tiếp điểm phải vận hành với áp lực tiếp xúc mạnh như đệm cầu chì hoặc đầu nối ổ cắm áp suất cao. Kim loại bạc là sự lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng truyền tải điện áp cao và dòng điện cao.

Nhược điểm của lớp mạ bạc – Hiện tượng xỉn màu

Ngoài những ưu điểm trên thì bạc cũng có nhược điểm riêng, đó là hiện tượng bị xỉn màu. Ở điều kiện thường, bạc không tạo oxit hoặc hợp chất với oxy, tuy nhiên nó có khả năng tạo các hợp chất lưu huỳnh khác nhau như bạc sunfua khi tiếp xúc với không khí hoặc nước có chứa chất oxy hóa và nguồn lưu huỳnh. Sự hình thành các hợp chất bạc sunfua có thể biến lớp mạ bạc màu trắng chuyển sang màu vàng hoặc đôi khi là màu nâu hoặc màu đen. Và hiện tượng này có thể tăng lên theo thời gian. Mặc dù không giống như các oxit kim loại khác được tạo thành qua thời gian, các hợp chất bạc sunfua vẫn tương đối dẫn điện, nhưng chúng làm tăng điện trở tiếp xúc của lớp mạ bạc so với bạc nguyên chất.

Trong các ứng dụng chuyển mạch, các vết xỉn màu của bạc đều sẽ được xóa sạch một cách hiệu quả khỏi bề mặt trong vùng có quá trình tiếp xúc trượt. Tuy nhiên, với các ứng dụng tĩnh, lớp bạc sunfua hay vết xỉn màu có thể làm tăng điện trở tiếp xúc đến mức đủ để thay đổi được đường dẫn tín hiệu cho các ứng dụng điện áp thấp.

Dây dẫn bằng đồng được mạ bạc lúc chưa bị xỉn màu (bên dưới)

và khi bị xỉn màu (bên trên)

Điều này dẫn đến việc ứng dụng mạ bạc cho các chi tiết ứng dụng truyền tín hiệu điện áp thấp trở nên bị hạn chế vì những thay đổi nhỏ về điện trở tiếp xúc có thể ảnh hưởng hiệu suất của sản phẩm. Đặc biệt là với các ứng dụng quan trọng như cảm biến an toàn tính mạng hoặc các ứng dụng cho xe tự lái, chúng đòi hỏi yêu cầu truyền tín hiệu thời gian thực cực kỳ đáng tin cậy thì chỉ có lớp mạ vàng mới có thể đáp ứng được.

Hiện nay, với công nghệ mạ tiên tiến, có nhiều chất ức chế chống hiện tượng xỉn màu cho lớp mạ bạc, tuy nhiên tất cả các hợp chất này đều tạo một lớp màng hữu cơ hoặc màng kim loại trên bề mặt và chúng có khả năng làm thay đổi một phần nào đó về đặc tính dẫn điện của lớp mạ bạc so với lớp mạ bạc nguyên chất.

Bài viết cùng chủ đề:

Ứng dụng của công nghệ mạ bạc trong công nghiệp