Didelio atsparumo medžiagos, didelio atsparumo lydiniai

Reostatams kurti, tiksliųjų rezistorių gamybai, elektrinių krosnių ir įvairių elektrinių šildymo prietaisų gamybai, laidininkams iš didelio atsparumo ir mažo atsparumo medžiagų atsparumo temperatūros koeficientas.

Pageidautina, kad šios juostelių ir laidų pavidalo medžiagos būtų atsparios 0,42–0,52 omo * kv.mm/m. Šios medžiagos apima lydinius, kurių pagrindą sudaro nikelis, varis, manganas ir kai kurie kiti metalai. Gyvsidabris nusipelno ypatingo dėmesio, nes gryno gyvsidabrio atsparumas yra 0,94 omo * kv.mm / m.

Lydiniams individualiai reikalaujamos charakteristikos nustatomos atsižvelgiant į konkretaus prietaiso, kuriame tas lydinys bus naudojamas, specifinę paskirtį.

Pavyzdžiui, norint sukurti tikslius rezistorius, reikia lydinių, kurių termoelektra yra maža, kurią sukelia lydinio kontaktas su variu. Atsparumas taip pat turėtų išlikti pastovus laikui bėgant.Krosnyse ir elektriniuose šildytuvuose lydinio oksidacija yra nepriimtina net nuo 800 iki 1100 ° C temperatūroje, tai yra, čia reikalingi karščiui atsparūs lydiniai.

Visos šios medžiagos turi vieną bendrą bruožą – jos visos yra didelės varžos lydiniai, todėl šie lydiniai vadinami didelės elektrinės varžos lydiniais. Didelę elektrinę varžą turinčios medžiagos šiame kontekste yra metalų tirpalai ir turi chaotišką struktūrą, todėl atitinka sau keliamus reikalavimus.

Manganinas

Manganai tradiciškai naudojami tikslumo atsparumui užtikrinti. Manganai sudaryti iš nikelio, vario ir mangano. Vario sudėtyje yra nuo 84 iki 86%, mangano - nuo 11 iki 13%, nikelio - nuo 2 iki 3%. Populiariausiame iš manganinų šiandien yra 86% vario, 12% mangano ir 2% nikelio.

Manganinams stabilizuoti į juos pridedama šiek tiek geležies, sidabro ir aliuminio: aliuminio - nuo 0,2 iki 0,5%, geležies - nuo 0,2 iki 0,5%, sidabro - 0,1%. Manganinai turi būdingą šviesiai oranžinę spalvą, jų vidutinis tankis yra 8,4 g / cm3, o lydymosi temperatūra yra 960 ° C.

0,02–6 mm skersmens mangano viela (arba 0,09 mm storio juostelė) yra kieta arba minkšta. Atkaitintos minkštos vielos tempiamasis stipris yra nuo 45 iki 50 kg / mm2, pailgėjimas yra nuo 10 iki 20%, atsparumas yra nuo 0,42 iki 0,52 omo * mm / m.

Tvirtos vielos charakteristikos: tempiamasis stipris nuo 50 iki 60 kg / kv.mm, pailgėjimas - nuo 5 iki 9%, atsparumas - 0,43 - 0,53 omo * kv.mm / m Manganino laidų ar juostų temperatūros koeficientas svyruoja nuo 3 * Nuo 10-5 iki 5 * 10-5 1 / ° С, o stabilizuotam - iki 1,5 * 10-5 1 / ° С.

Šios charakteristikos rodo, kad manganino elektrinės varžos priklausomybė nuo temperatūros yra labai nereikšminga, o tai yra veiksnys, skatinantis varžos pastovumą, o tai labai svarbu tiksliesiems elektros matavimo prietaisams. Žemas termo-emf yra dar vienas manganino privalumas, o kontaktuojant su variniais elementais jis neviršys 0,000001 volto vienam laipsniui.

Norint stabilizuoti manganino vielos elektrines charakteristikas, ji kaitinama vakuume iki 400 ° C ir palaikoma 1–2 valandas. lydinio ir gauti stabilias savybes.

Esant normalioms eksploatavimo sąlygoms, tokia viela gali būti naudojama iki 200 ° C temperatūroje - stabilizuotam manganinui ir iki 60 ° C - nestabilizuotam manganinui, nes nestabilizuotas manganinas, kaitinamas nuo 60 ° C ir aukštesnės temperatūros, negrįžtamus pakis. .kas turės įtakos jo savybėms... Taigi geriau nekaitinti nestabilizuoto manganino iki 60°C, o ši temperatūra turėtų būti laikoma maksimalia leistina.

Šiandien pramonė gamina tiek pliką mangano vielą, tiek didelio stiprumo emalio izoliacijos vielą - ritinių gamybai, šilko izoliaciją ir dviejų sluoksnių milarinę izoliaciją.

Konstantanas

Konstantane, skirtingai nei manganine, yra daugiau nikelio - nuo 39 iki 41%, mažiau vario - 60-65%, žymiai mažiau mangano - 1-2% - tai taip pat vario-nikelio lydinys. Konstantano atsparumo temperatūros koeficientas artėja prie nulio - tai yra pagrindinis šio lydinio pranašumas.

Konstantanas turi būdingą sidabro baltumo spalvą, lydymosi temperatūra 1270 ° C, tankis vidutiniškai apie 8,9 g / cm3.Pramonė gamina konstantinę vielą, kurios skersmuo nuo 0,02 iki 5 mm.

Atkaitintos minkštos konstantinės vielos tempiamasis stipris yra 45 — 65 kg/kv.mm, varža nuo 0,46 iki 0,48 omų * kv.mm/m Kietos konstantinės vielos tempiamasis stipris - nuo 65 iki 70 kg/kv. mm, varža - nuo 0,48 iki 0,52 omo * kv.mm / m. Prie vario prijungto konstantano termoelektra yra 0,000039 voltų vienam laipsniui, o tai riboja konstantano naudojimą tiksliųjų rezistorių ir elektros matavimo prietaisų gamyboje.

Palyginti su manganinu, termo-EMF leidžia naudoti konstantinę vielą termoporose (suporuotais su variu), kad būtų galima matuoti temperatūrą iki 300 °C. Aukštesnėje nei 300 °C temperatūroje varis pradės oksiduotis, tačiau reikia pažymėti, kad konstantanas pradės oksiduotis tik 500 °C temperatūroje.

Pramonėje gaminama ir konstantinė viela be izoliacijos, ir apvijinė viela su didelio stiprio emalio izoliacija, vielą dviejų sluoksnių šilkine izoliacija ir vielą kombinuotoje izoliacijoje – vienas sluoksnis emalio ir vienas sluoksnis šilko arba lavsano.

Reostatuose, kur įtampa tarp gretimų posūkių neviršija kelių voltų, naudojama tokia nuolatinio laido savybė: jei laidas kelias sekundes kaitinamas iki 900 °C, o po to aušinamas ore, laidas bus uždengtas. su tamsiai pilka oksido plėvele.Ši plėvelė gali būti tam tikra izoliacija, nes turi dielektrinių savybių.

Karščiui atsparūs lydiniai

Elektriniuose šildytuvuose ir atsparumo krosnyse juostelių ir laidų pavidalo kaitinimo elementai turi veikti ilgą laiką iki 1200 °C temperatūroje.Nei varis, nei aliuminis, nei konstantanas, nei manganinas tam netinka, nes nuo 300°C jie jau pradeda stipriai oksiduotis, oksido plėvelės vėliau išgaruoja ir oksidacija tęsiasi. Čia reikalingi karščiui atsparūs laidai.

Karščiui atsparūs laidai su dideliu atsparumu, taip pat atsparūs oksidacijai kaitinant ir su žemu atsparumo koeficientu temperatūrai. Tai tik apie nichromo ir feronichromai – dvejetainiai nikelio ir chromo lydiniai ir trijų komponentų nikelio, chromo ir geležies lydiniai.

Taip pat yra fechralinių ir chromo-trigubų geležies, aliuminio ir chromo lydinių - jie, priklausomai nuo lydinyje esančių komponentų procento, skiriasi elektriniais parametrais ir atsparumu karščiui. Visa tai yra kieti metalų tirpalai, turintys chaotišką struktūrą.

Kaitinant šiuos karščiui atsparius lydinius, ant jų paviršiaus susidaro stora apsauginė chromo ir nikelio oksidų plėvelė, atspari aukštai temperatūrai iki 1100 °C, patikimai apsauganti šiuos lydinius nuo tolesnės reakcijos su atmosferos deguonimi. Taigi karščiui atsparių lydinių juostos ir laidai gali ilgai veikti aukštoje temperatūroje net ir ore.

Be pagrindinių komponentų, lydiniai yra: anglis - nuo 0,06 iki 0,15%, silicis - nuo 0,5 iki 1,2%, manganas - nuo 0,7 iki 1,5%, fosforas - 0,35%, siera - 0,03%.

Šiuo atveju fosforas, siera ir anglis yra kenksmingos priemaišos, didinančios trapumą, todėl jų kiekį visada stengiamasi sumažinti arba geriau visiškai pašalinti. Manganas ir silicis prisideda prie deoksidacijos, deguonies pašalinimo. Nikelis, chromas ir aliuminis, ypač chromas, padeda užtikrinti atsparumą iki 1200°C temperatūrai.

Lydinio komponentai padeda padidinti atsparumą ir sumažinti atsparumo temperatūros koeficientą, o tai yra būtent tai, ko reikia iš šių lydinių. Jei chromo yra daugiau nei 30%, lydinys pasirodys trapus ir kietas. Norint gauti ploną vielą, pavyzdžiui, 20 mikronų skersmens, lydinio sudėtyje reikia ne daugiau kaip 20% chromo.

Šiuos reikalavimus atitinka Х20Н80 ir Х15Н60 lydiniai. Likę lydiniai tinka 0,2 mm storio juostų ir 0,2 mm skersmens laidų gamybai.

Fechral tipo lydiniuose — X13104 yra geležies, todėl jie atpigina, tačiau po kelių kaitinimo ciklų tampa trapūs, todėl priežiūros metu nepriimtina deformuoti chromalines ir fechralines spirales atvėsus, pavyzdžiui, jei kalbame. apie spiralę, kuri ilgą laiką veikia šildymo įrenginyje. Remontui reikia susukti arba sujungti tik spiralę, pašildytą iki 300–400 ° C. Apskritai fechral gali veikti iki 850 °C temperatūroje, o chromalas - iki 1200 °C.

Nichromo kaitinimo elementai, savo ruožtu, yra skirti nuolatiniam darbui iki 1100 ° C temperatūroje stacionariais, šiek tiek dinamiškais režimais, tuo tarpu nepraras nei stiprumo, nei plastiškumo. Bet jei režimas yra labai dinamiškas, tai yra, temperatūra daug kartų smarkiai pasikeis, dažnai įjungiant ir išjungiant srovę per ritę, apsauginės oksido plėvelės įtrūks, deguonis prasiskverbs į nichromą, o elementas ilgainiui oksiduoti ir sunaikinti.

Pramonėje gaminami ir plikas laidai, pagaminti iš karščiui atsparių lydinių, ir laidai izoliuoti emaliu ir silicio silicio laku, skirti ritiniams gaminti.

gyvsidabrio

Gyvsidabris nusipelno ypatingo paminėjimo, nes jis yra vienintelis metalas, kuris kambario temperatūroje išlieka skystas. Gyvsidabrio oksidacijos temperatūra yra 356,9 ° C, gyvsidabris beveik nesąveikauja su oro dujomis. Rūgščių (sieros, vandenilio chlorido) ir šarmų tirpalai gyvsidabriui įtakos nedaro, tačiau jis tirpsta koncentruotose rūgštyse (sieros, druskos, azoto). Cinkas, nikelis, sidabras, varis, švinas, alavas, auksas tirpsta gyvsidabryje.

Gyvsidabrio tankis yra 13,55 g / cm3, perėjimo temperatūra iš skystos į kietą būseną yra -39 ° C, savitasis atsparumas yra nuo 0,94 iki 0,95 omo * kv.mm / m, atsparumo temperatūros koeficientas yra 0 ,000990 1 / ° C ... Šios savybės leidžia naudoti gyvsidabrį kaip skysčiui laidžius kontaktus specialios paskirties jungikliuose ir relėse, taip pat gyvsidabrio lygintuvuose. Svarbu atsiminti, kad gyvsidabris yra labai toksiškas.