Токопроводящая паста своими руками. Токопроводящая паста

Заметим сразу, что «токопроводящие пасты» в специальной литературе гораздо чаще называют «электропроводящими клеями». Такое название точнее - ведь, по сути дела, главное в монтаже - это скрепить, склеить детали. А будет ли такой клей иметь консистенцию пасты или, скажем, жидкой сметаны - это дело второстепенное.

И еще одна оговорка: не нужно думать, что электропроводящий клей следует применять для монтажа любых деталей, через которые должен проходить ток. Старая, испытанная пайка и проще, и доступнее, и дешевле. И что, пожалуй, самое важное, припои выпускает промышленность, а электропроводящий клей приходится делать кустарным способом.

Как бы то ни было, токопроводящий клей стоит применять лишь тогда, когда материал либо не поддается пайке, либо нежелательно травление перед пайкой, либо детали нельзя нагревать (что при пайке неизбежно).

Сами по себе синтетические смолы (а именно на их основе и делают электропроводящие клеи) ток не проводят. И поэтому в них вводят наполнители - высокодисперсные металлические порошки, например, золота, серебра, меди, никеля. Чаще всего применяют серебро. Для того чтобы клей стал проводить ток, металлического порошка приходится вводить очень много - примерно 70-75% общего веса клея. Естественно, что такой загущенный клей имеет консистенцию пасты.

Удельное объемное сопротивление клеев во многом зависит от качества порошка, размеров зерен металла.

Основные требования к металлическому наполнителю токопроводящей пасты сводятся к тому, чтобы он не взаимодействовал с кислородом воздуха и связующим - основой клея. Поэтому-то и получили распространение порошки благородных металлов, и в первую очередь более дешевого из них - серебра. Никель же, предназначенный для клея, можно хранить только в атмосфере сухого воздуха: в присутствии влаги он покрывается толстой окисной пленкой и теряет проводящие свойства, а в сухом воздухе эта пленка тоньше и пробивается током.

Существует множество способов получения порошка серебра. Вот еще один способ, достаточно простой - восстановление из раствора формалином в щелочной среде. Раствор азотнокислого серебра смешивают с равным количеством 1 %-ного раствора формалина и нагревают до 70-80°С. Потом добавляют несколько капель 5%-ного раствора аммиака (нашатырного спирта). При этом выпадает черный осадок серебра, который надо отфильтровать, промыть на фильтре дистиллированной водой и высушить затем при температуре 105-150°С.

Теперь - немного о связующем. В большинстве случаев - это эпоксидные смолы.

Из отечественных эпоксидных смол подходит для клея смола ЭД-5. Пластификаторы снижают электропроводность клея но их все же нередко вводят, так как они разжижают смолу и позволяют ввести дополнительное количество металлического порошка.

Вот один из возможных рецептов клея (в весовых частях): жидкая эпоксидная смола - 100, порошок серебра - 250-300, дибутилфталат (пластификатор) - 10- 15, полиэтиленполиамин (отвердитель) - 8-12. Нужно стараться, чтобы клей не попадал на руки или кожу, если это все-таки случится, необходимо сразу смыть клей теплой водой с мылом.

Отвердитель вводится непосредственно перед употреблением, и после этого клей надо использовать в течение часа, иначе он затвердеет. Остальные компоненты можно хранить в смешанном виде очень долго. Правда, тяжелый металлический порошок может осесть на дно. Чтобы задержать этот процесс, в смесь добавляют иногда немного коллоидного графита.

Клеевое соединение после нанесения клея желательно нагреть до 70-100 С и выдержать при такой температуре 1-5 часов! При этом электропроводность клея увеличится. И вот почему. При отверждении клеевой пленки из-за усадки, в ней возникают внутренние напряжения. Появляются контактные усилия между соседними частицами металла, частицы прижимаются друг к другу и образуют как бы цепочки, по которым, собственно, и проходит электрический ток.

При нагревании клей отверждается более полно, он становится прочнее, но одновременно увеличивается и усадка и, как следствие этого, улучшаются электропроводящие свойства.

Радиолюбителям чаще других приходится иметь дело с электрическим током, а ток в свою очередь очень избирателен в плане составов, по которым он должен проходить. Электропроводящий клей выступает в этом случае настоящим спасением, и именно он применяется для электросхем, полезный своим умением провести ток.

Клей может применяться для работы с электрическими схемами (например, в клавиатурах или бытовой электронике), при создании инструментов обогрева и напольных покрытий. Но не только радиолюбителям он будет интересен. Этот вид клея по-настоящему необходим при ремонте автомобилей: его используют со стеклом, как токопроводящую пасту для герметизации и др. Рассмотрим подробнее, как сделать токопроводящий клей своими руками и чем его можно заменить.

На видео: тестирование токопроводящего клея.

Итак, как определить, какой клей подходит для работы? Хороший токопроводящий клей отличают следующие качества:

Большая скорость высыхания, чтобы в работе не возникало пауз.
Высокая вязкость для удобства применения и защиты частей электросхемы, на которую клей попадать не должен.
Большие значения сцепляемости.
Термостойкость (при пайке).
Безопасность как для рабочего, так и для окружающей среды.
Низкая электрическая сопротивляемость, иначе этот клей будет крайне плохо проводить ток.
Содержание полимеров в составе.
Клей должен быть не на водной основе. В противном случае элементы микросхемы могут быть залиты этим клеем и повредиться, а сам клей высыхать слишком долго, что замедлит работу мастера.

Клей продается в строительных или радиотехнических магазинах, по сравнительно небольшой цене - всего ±100 рублей за каких-то 25 грамм. Учитывая, что на те же ПВХ-покрытия требуется не меньше 250 грамм клея на квадратный метр, а для текстиля или металла и вовсе 400, цена на клей оказывается довольно высокой. Однако, составляющие электропроводящего клея можно приобрести в специализированном магазине, и большой экономией будет изготовить его самому в домашних условиях, и если сделать все правильно, самодельный токопроводящий клей может служить более чем достойной заменой магазинному.

Как сделать токопроводящий клей на графитной основе

Самым популярным способом изготовления электропроводного клея является способ с применением графита и клея/лака для ногтей, а итогом манипуляций станет графитовый клей. Для приготовления необходимо первым делом обзавестись любым дешевым быстросохнущим клеем или лаком.

На купленном клее нужно аккуратно раскрутить фольгу с обратной стороны упаковки, стараясь при этом не сорвать пломбы на крышке. После этого необходимо подготовить карандаш. Первым делом нужно извлечь из карандаша грифель, растолочь его до состояния мелкого порошка, который впоследствии и проводит ток, после чего смешать с клеем или лаком в тюбике.

Зубочисткой или спичкой перемешать полученную смесь и вернуть фольгу в её изначальное положение, причем закрепив снизу плоскогубцами, чтобы избежать вытекания клея в самый неподходящий момент. Графитовые соединения имеют очевидное преимущество - они очень быстро высыхают, однако из минусов можно отметить, что для цветного металла такой способ склеивания не подойдет, если на нем есть краска.

Из-за грифеля в составе клея на рабочей поверхности останутся заметные следы. Однако, токопроводящий гель изготовленный на основе лака оставляет вам право на ошибку: его легко можно будет удалить средством для снятия лака.

Как сделать токопроводящий клей на серебряной основе

Чтобы обойтись без этих проблем при работе с цветным металлом, можно сделать токопроводящий крем на серебре, но это значительно сложнее, чем работа с карандашным грифелем. Перед началом работы необходимо обзавестись азотнокислотным серебром, но это может быть сложнее, чем заменить его азотной кислотой; она также проводит электричество.

В аптеке нужно купить 1% раствор формалина и бутылочку аммиака (нашатырного спирта).

Внимательно отмерив равные пропорции, нужно для начала смешать формалин и азотнокислотное серебро, после чего добавить в получившуюся смесь пару капель аммиака.

Если действия были произведены без ошибок, через какое-то время в полученном составе выпадет черный осадок - порошок серебра, который необходимо достать из жидкости (можно использовать дистиллированную воду или фильтр) и использовать в целях электропроводимости. Далее следует подсушка извлеченного из жидкости осадка при высокой температуре 105-150 градусов Цельсия. Получившийся высушенный черный порошок нужно добавить в аналогичный предыдущему рецепту любой быстросохнущий клей. Профессионалы советуют вначале смешать клей с небольшим количеством спирта. Из-за высокой скорости высыхания состава он требует периодического помешивания.

Подобных рецептов существует огромное множество, но все они основываются на одних и тех же процессов. Достаточно вспомнить уроки химии или физики в школе, чтобы выделить, какие элементы проводят ток, а позже на их основе приготовить идеальную для изделия клеящую пасту.

Покупной электропроводящий клей

Безусловно, изготовленная в домашних условиях токопроводящая паста бывает выгоднее, чем её покупные аналоги, но у неё сильно ограничен запас прочности. Кроме того, никто из нас не застрахован от ошибок; не исключен шанс того, что при производстве клея была совершена ошибка, которая может повредить дорогостоящее оборудование. Если вы не до конца уверены в своих силах, то магазинный клей тоже может быть замечательным вариантом. К примеру, «Контактол».

Композиция этого клея маловязкая и напоминает пасту и изготовлена на основе эпоксидных, полиэфирных и др. синтетических смол, а непосредственно электропроводимым его делают порошки серебра, золота или палладия. Стоит он не так уж дорого: 190 рублей. Однако, при его покупке следует быть осторожным: в последнее время случаи продажи подделок участились, поэтому лучше обращаться к продавцу с гарантиями.

Особенности токопроводящего клея (1 видео)

Токопроводящая паста используется для снижения сопротивления в местах контактов.

Для чего нужна паста

Еще во второй половине 20 века ученые рассчитали, что потери электроэнергии во всех сферах производства составляют до 10 % от общего объема электропотребления. Это значение увеличивается при старении оборудования и износе проводки.

Наиболее простым способом свести потери к минимуму без серьезных финансовых затрат оказалось использование специальных электропроводящих средств. При этом не нужно ремонтировать оборудование и проводить замену проводки.

Электрические контакты имеют свой срок службы. И он сокращается при изменении переходного контактного сопротивления. При воздействии электричества место соединения проводов начинает разогреваться. Это может привести даже к возникновению пожаров. Статистика гласит, что в 10 % случаев аварии на производстве происходят именно по причине разрушения контактов электрической сети. А разрушение данного рода происходит именно из-за превышения предела электрического сопротивления.

Для обработки контактов стандартами предусмотрены такие вещества, как литол, циатим, Все они имеют жировую основу. За счет этого подобные средства выплавляются и выгорают, оставляя контакт незащищенным. В качестве замены им в последнее время все чаще используется паста контактная токопроводящая.

Общее понятие

Токопроводящая паста позволяет увеличить срок службы контактов электрической проводки до семи лет. Она снижает в два раза значение переходного сопротивления в местах электрических контактов. Работает данное средство в температурном режиме до 350-4000 градусов. В таких условиях оно позволяет сохранить все функциональные особенности контактных соединений.

Отдельно существует такой вид средства, как антикоррозионная токопроводящая паста. Кроме основных задач по снижение переходного сопротивления она защищает контакты от воздействия влаги и агрессивной среды.

Выполняют еще и энергосберегающую функцию. Специалисты подсчитали, что использование всего 1 кг средства позволяет сэкономить до 100 тысяч кВт электроэнергии за год.

Область применения

Паста токопроводящая для контактов используется в различных областях производства и промышленности. Основными из них являются:

Металлургическая.

Нефтехимическая.

Горно-обогатительная.

Электростанции различных видов (тепловые, атомные, гидро).

Военная техника.

Коммунальное хозяйство.

Транспорт.

Ремонт электросхем.

Классификация

Электропроводящая паста имеет два вида. Они отличаются между собой способом воздействия на контакты:

Пассивная (ее еще называют нейтральной) является своеобразным профилактическим средством, которое будет предохранять от окисления контактов под влиянием кислорода воздуха. К данной группе относится паста КВТ контактная токопроводящая.

Активная не затрагивает металл проводов, но оказывают воздействие на окисленные участки, расположенные не поверхности.

Использование средства

Токопроводящая паста проста в использовании. Первым делом поверхность, на которую будет наноситься средство, необходимо обезжирить и высушить.

Далее готовится сама паста. Как правило, она состоит из двух компонентов: порошка с добавлением металла, жидкости для разбавления порошка. Поэтому компоненты необходимо соединить. Делается это в сухой таре. Можно даже на картоне, если количество небольшое. Паста по консистенции должна напоминать зубную пасту.

Паста наносится на подготовленную заранее поверхность слоем толщиной 2-3 мм. При соединении контактов их концы просто опускаются в средство.

Работать с готовой пастой необходимо быстро. Она схватывается уже через две минуты. Время полного высыхания составляет два часа.

Изготовление пасты своими руками

Токопроводящая паста имеется в продаже в широком ассортименте от различных производителей. Но ее можно также изготовить самостоятельно.

Основной компонент клея - синтетическая смола. Она в чистом виде не проводит электричество. Поэтому к ней и добавляют частицы металлов - золота, меди, серебра, никеля. Для обеспечения хорошей электропроводимости объем порошка должен составлять не менее 70 %.

Чаще всего используется серебро. Такой выбор основан только на экономической стороне вопроса. Наиболее простой и дешевый способ его получения - путем химической реакции восстановления формалина. Для этого берется одна часть и одна часть формалина (1 %). Их смесь разогревается до температуры 80 градусов. После этого туда же добавляется нашатырный спирт (5 %). В результате реакции на дно выпадет осадок серебра темного цвета. Этот осадок фильтруют, моют и высушивают.

Когда все компоненты готовы, можно готовить пасту. Для этого соединяют 100 грамм эпоксидной смолы, 250 грамм порошка серебра, 10 грамм дибутилфлатата (для придания смоле более жидкой консистенции). Перед использованием добавляют 10 грамм полиэтиленполиамина в качестве отвердителя. Без него смесь можно хранить неограниченное время.

Увеличить электропроводимость пасты можно, если высушивать ее после нанесения при повышенной температуре (до 100 градусов).

Электропроводящие средства являются химическими веществами, работать с которыми необходимо с соблюдением основных правил безопасности. Паста не должна попадать на кожу и слизистые оболочки. Если это произойдет, необходимо тщательно промыть теплой водой с мылом.

Заметим сразу, что «токопроводящие пасты» в специальной литературе гораздо чаще называют «электропроводящими клеями». Такое название точнее — ведь, по сути дела, главное в монтаже — это скрепить, склеить детали. А будет ли такой клей иметь консистенцию пасты или, скажем, жидкой сметаны — это дело второстепенное.

И еще одна оговорка: не нужно думать, что электропроводящий клей следует применять для монтажа любых деталей, через которые должен проходить ток. Старая, испытанная и проще, и доступнее, и дешевле. И что, пожалуй, самое важное, припои выпускает промышленность, а электропроводящий клей приходится делать кустарным способом.

Сами по себе синтетические смолы (а именно на их основе и делают электропроводящие клеи) ток не проводят. И поэтому в них вводят наполнители — высокодисперсные металлические порошки, например, золота, серебра, меди, никеля. Чаще всего применяют серебро. Для того чтобы клей стал проводить ток, металлического порошка приходится вводить очень много — примерно 70—75% общего веса клея. Естественно, что такой загущенный клей имеет консистенцию пасты.

Удельное объемное сопротивление клеев во многом зависит от качества порошка, размеров зерен металла.

Основные требования к металлическому наполнителю токопроводящей пасты сводятся к тому, чтобы он не взаимодействовал с кислородом воздуха и связующим — основой клея. Поэтому-то и получили распространение порошки благородных металлов, и в первую очередь более дешевого из них — серебра. Никель же, предназначенный для клея, можно хранить только в атмосфере сухого воздуха: в присутствии влаги он покрывается толстой окисной пленкой и теряет проводящие свойства, а в сухом воздухе эта пленка тоньше и пробивается током.

Существует множество способов получения порошка серебра. Вот еще один способ, достаточно простой — восстановление из раствора формалином в щелочной среде. Раствор азотнокислого серебра смешивают с равным количеством 1 %-ного раствора формалина и нагревают до 70—80°С. Потом добавляют несколько капель 5%-ного раствора аммиака (нашатырного спирта). При этом выпадает черный осадок серебра, который надо отфильтровать, промыть на фильтре дистиллированной водой и высушить затем при температуре 105—150°С.

Теперь — немного о связующем. В большинстве случаев — это эпоксидные смолы.

Вот один из возможных рецептов клея (в весовых частях): жидкая эпоксидная смола — 100, порошок серебра — 250—300, дибутилфталат (пластификатор) — 10— 15, полиэтиленполиамин (отвердитель) — 8—12. Нужно стараться, чтобы клей не попадал на руки или кожу, если это все-таки случится, необходимо сразу смыть клей теплой водой с мылом.

Клеевое соединение после нанесения клея желательно нагреть до 70—100 С и выдержать при такой температуре 1—5 часов! При этом электропроводность клея увеличится. И вот почему. При отверждении клеевой пленки из-за усадки, в ней возникают внутренние напряжения. Появляются контактные усилия между соседними частицами металла, частицы прижимаются друг к другу и образуют как бы цепочки, по которым, собственно, и проходит электрический ток.