Elektrická rezistivita

PVD vrstvy mohou být velmi dobrými elektrickými izolanty. V některých aplikacích jsou alternativou ke konvenčním řešením využívajícím izolačních keramik a nástřiků a v některých jsou řešením jedinečným.

produktový list SINEL [PDF]

Elektrická rezistivita (elektrická nevodivost) je fyzikální veličina, která kvantifikuje míru odporu, který materiál klade průchodu elektrického proudu. Vyjadřuje se v jednotkách ohmmetrů (Ω·m) a je klíčovým parametrem při hodnocení elektrických vlastností materiálů. Materiály s vysokou rezistivitou vykazují nízkou vodivost, což znamená, že nejsou schopny efektivně přenášet elektrický proud.

PVD vrstvy mohou být velmi dobrými elektrickými izolanty. V některých aplikacích jsou alternativou ke konvenčním řešením využívajícím izolačních keramik a nástřiků a v některých jsou řešením jedinečným.

Elektricky nevodivá vrstva připravená v DC režimu PVD technologií závislou na elektrické vodivosti je technická kuriozitka. Vrstva na bázi křemíku. Vrstvu lze aplikovat na standardní vodivé materiály a jejím nanesením získat elektricky nevodivý komponent.

Měření

Měření dielektrických vlastností je poměrně obsáhlou a komplikovanou oblastí. Většinou na univerzitních pracovištích byly proměřovány frekvenční i DC charakteristiky včetně teplotních závislostí.

Na ZČU v Plzni byly stanoveny frekvenční závislosti permitivity a ztrátového činitele povlakovaných vzorků se dvěma tloušťkami 6,8 a 13,1 µm – obr.1.

Obr.1 – frekvenční závislost permitivity a ztrátového činitele.

Na Obr.2 je teplotní závislost parametru Rs sériového náhradního obvodu povlakovaného vzorku. Vrstva má při teplotě okolo 160°C hodnoty RS stále v oblastech 106 ohmů měřeného týmem prof.L.Grmely z VUT Brno.

Obr.2 – teplotní závislost Rs.

Aplikace

  • Pan doc.K.Hruška ze ZČU se podílí na konstrukci a testování nového elektromotoru. Jedním z kritických míst návrhu bylo provedení svorníků transformátorových plechů nové pohonné jednotky (Obr.3). Provozní a technické podmínky eliminovaly většinu standardních řešení. Nevodivá PVD vrstva se v průběhu testů jeví jako velmi zajímavá alternativa. Více detailů bylo publikováno v MM článku 9/2024.
Obr.3 – pohonná jednotka s povlakovaným svorníkem.
  • Velmi zajímavou aplikací byla náhrada velmi drahých kompozitních materiálů používaných pro pozicovací přípravek pozinkovaných dílů při odporovém svařování. Při svařování musí být zajištěna elektrická nevodivost přípravku, jeho mechanická odolnost a odolnost vůči rozstřiku zinku. Používaný kompozit je velmi náročný na obrábění, jeho životnost byla velmi limitovaná a údržba problematická. Náhrada spočívala ve výrobě přípravku z běžné konstrukční oceli a následného povlakování nevodivou PVD vrstvou. Provozní testy dopadly nadmíru uspokojivě. Nevodivost, životnost a údržba povlakovaného přípravku dalece předčila původní řešení.
Obr.4 – svařovaný výrobek – patice bezpečnostních pásů.
Obr.5 – pozicovací přípravek s nevodivou PVD vrstvou.
Obr.6 – odporové svařování.