top
logo


Óvakodj a réz-oxidtól!

Diákként (1981) építettem egy kis (egy-)tranzisztoros VHF oszcillátort (CCIR, 88MHz-108MHz) drótnélküli mikrofon gyanánt.  Ehhez hasonlót... Akkoriban ez unikumnak számított. Sok értékes tapasztalatot szereztem a vele való kísérletezgetés közben. Az egyikkel kapcsolatos tanulságot ismertetem a következőkben. Teszem ezt azért is, mert a baráti körömben és az Interneten is nap, mint nap találkozom olyan (egyébként jó) munkákkal, amik figyelmen kívül hagyják az alábbiakban tárgyalt lényeges hatásokat...

Az említett oszcillátor (rádióadó) nyomtatott áramkörön épült, egy tekerccsel, antenna nélkül. Egy olyan rádiót használtam a vételéhez, amely rendelkezett térerő indikátorral (egy régi Siemens csöves rádió). Akkoriban rögeszmém a hatótávolság növelése volt. A tudásom viszont nem volt elégséges a cél eléréséhez. Viszont a kísérletek során a rezgőkör induktivitását - ami 1mm vastag rézdrótból négy menet volt 7mm-es tekercsátmérőn - elkészítettem zománcozott réz vezetékből, szigeteletlen réz vezetékből és ezüstözött réz vezetékből is. Mindhárommal kipróbáltam az adót és figyeltem a térerőt. A különbség megdöbbentő volt. A szigeteletlen réz mintegy 20-30%-kal kisebb térerőt adott, mint az ezüstözött. A zománcozott csak alig kisebbet, mint az ezüstözött.

Akkoriban nem tudtam mire véljem ezt a jelentős különbséget. Segítség sem állt a rendelkezésemre. Azóta erre a titokra is fény derült. A különbség oka a rézfelületen kialakuló vékony réz-oxid bevonat volt. A réz-oxid félvezető tulajdonságú, viszonylag nagy elektromos ellenállással. A szabad levegővel tartósan érintkező rézfelületeket, vezetékeket vékony rétegben beborítva korlátoz minden olyan elektromos áramot, ami főleg a vezetők felszínén halad.

A nagyfrekvenciás váltakozó áramok a vezetők felületén haladnak az ú.n. skin-hatás miatt. Figyelemre méltó, hogy 1MHz esetén az áram főleg a felszín alatti 0.006mm-es vastagságú rétegben terjed. Ha ez a réteg oxidálódik, akkor az energia egy része az oxidot feleslegesen melegítve veszteségeket okoz. A probléma az, hogy a réz-oxid félvezető. Tehát vezeti az áramot. Ha szigetelő lenne, nem lenne ilyen gond vele. Más a helyzet például az alumínium TV-antennáknál, mert az alumínium-oxid jó szigetelő és a nagyfrekvenciás áramok e szigetelő réteg alatt haladhatnak.

Ez áll a HAMWikiben is: "

  • az ezüst bevonat azért is szerencsés, mert időjárásállóbb a zománc rétegnél. A réz az időjárás hatására patinásodik, réz-oxid alakul ki a felületén, amely éppen a skin-hatás általi keskeny vezető felszínét teszi nagy fajlagos ellenállásúvá.
  • a nagyfrekvenciás áramkörök tekercseinek ónnal történő befuttatása pedig éppen ezért nem szerencsés. Éppen a keskeny vezetőfelületet alakítanánk ki így a réznél (vagy ezüstnél) 8-10-szer rosszabb vezetőképességű anyagból, ezáltal például rezgőkör esetén a jósági tényezőjét harmadára rontanánk.

"

Az amatőrök, barkácsolók gyakran használnak nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz villanyszereléshez is használatos tömör rézvezetéket mert könnyen beszerezhető és még viszonylag olcsó. Sokuknak az első dolga, hogy "megnyúzza" a vezetéket lehetőséget adva a réz-oxid bevonat kialakulására.

Érdemes tehát meggátolni a réz-oxid kialakulását különböző bevonatokkal.

Másik kézenfekvő megoldás a zománcozott rézhuzal használata. De sajnos (pl. antennákhoz és antenna hangolókhoz (ATU)) 3-4 mm-es vastagságban már nehezen szerezhető ilyen be.

További megoldás a vezeték ezüstbevonattal történő ellátása. Ehhez ezüst-nitrátra van szükség és egyéb vegyi anyagokra. Régebben hozzá lehetett jutni (a fotók előhívásakor) elhasznált fixir-oldathoz is, de manapság a digitális fotózás előretörésével a hagyományos papír-fotós technika háttérbe szorult. Ha valaki mégis be tud szerezni ilyen oldatot, a megtisztított, oxid mentes rézvezetéket az (egyéb adalékokat is tartalmazó) oldatba mártva azon egy molekula vastagságú ezüst bevonat képződik, ami csak ritkán felelhet meg az elvárásainknak. Vastagabb bevonat csak elektrolízissel hozható létre ebből az oldatból. Létezik mód ezüstöző paszta házi készítésére is, de utánanéztem és elég drága lenne előállítani (25g ezüst-nitrát kristályos alakban 300€). A pasztával készült bevonat nem biztos, hogy megfelel a bevonat tisztasága és egyenletessége miatt... (nem próbáltam ki)

A harmadik, általam is alkalmazott mód, hogy színtelen Akrilán lakkal vonom be vékonyan a réz felületeket. Ez a megoldás olcsó, időt álló, gyors és könnyen elvégezhető. A vékony Akrilán lakkréteg jól forrasztható, vízzáró, könnyen javítható, rugalmas és viszonylag kopás álló.

A bevonatok egyenletessé tételéhez alkalmaztam néha azt a trükköt, hogy a bevonandó rézfelületet +20kV nagyfeszültségre kötöttem (TV sorkimenő). Távolról (30-40cm) apránként fújva a lakk az elektromos tér hatására kizárólag a felületen rakódik le és egyenletes rétegben. Ezt a megoldást mindenki csak a saját felelősségére használja! A vastag műanyag lakkréteget nagyfrekvenciás alkalmazásoknál érdemes elkerülni, mert a műanyag polarizációs vesztesége zavaró lehet. A lakk dielektromos állandója 3-4 közt van.

A tiszta ezüst bevonat valóban a legjobb vezető, de ezt helyettesítheti, ha vastagabb vezetőt használunk (lakkozva). Lakk nélkül viszont a vastagabb vezetőn az oxid réteg is több így csupán csak a vastagság nem jelent megoldást...

Ha például antennához használjuk ezt a megoldást, ügyeljünk arra, hogy az (alul méretezett) antenna nagy teljesítmény alkalmazása esetén esetleg felhevülhet és a lakkréteg károsodhat!

A lakkréteget az aceton oldja.

Az elmúlt huszonöt év során a fenti megoldást használtam a réz-oxid megelőzésére. Vannak rézfelületeim a kezdeti időkből, amik a mai napig fényesek és épek, noha dohos, nyirkos helyen tároltam őket. Az idő engemet igazolt.

Módosítás dátuma: 2011. október 03. hétfő, 07:45
 

bottom
top

Olvasóink

Oldalainkat 17 vendég böngészi

A legújabbak

A legnépszerűbbek


bottom