Материјали високе отпорности, легуре високе отпорности

За израду реостата, производњу прецизних отпорника, производњу електричних пећи и разних електричних уређаја за грејање, проводника од материјала са високим и ниским отпором. температурни коефицијент отпора.

Ови материјали у облику трака и жица по могућству треба да имају отпор од 0,42 до 0,52 ома * ск.мм / м. Ови материјали укључују легуре на бази никла, бакра, мангана и неких других метала. Жива заслужује посебну пажњу, јер жива у свом чистом облику има отпор од 0,94 охм * ск.мм / м.

Карактеристична својства која се захтевају од легура на индивидуалној основи су одређена специфичном наменом одређеног уређаја у коме ће се та легура користити.

На пример, стварање тачних отпорника захтева легуре са ниском термоелектрицом изазване контактом легуре са бакром. Отпор такође треба да остане константан током времена.У пећима и електричним грејачима, оксидација легуре је неприхватљива чак и на температурама од 800 до 1100 ° Ц, односно овде су потребне легуре отпорне на топлоту.

Сви ови материјали имају једну заједничку ствар — све су легуре високе отпорности, због чега се ове легуре називају легуре високе електричне отпорности. Материјали са високим електричним отпором у овом контексту су раствори метала и имају хаотичну структуру, због чега испуњавају захтеве за себе.

Манганин

Манганини се традиционално користе за прецизну отпорност. Манганини се састоје од никла, бакра и мангана. Бакар у саставу — од 84 до 86%, манган — од 11 до 13%, никл — од 2 до 3%. Најпопуларнији манганин данас садржи 86% бакра, 12% мангана и 2% никла.

За стабилизацију манганина додаје им се мало гвожђа, сребра и алуминијума: алуминијум — од 0,2 до 0,5%, гвожђе — од 0,2 до 0,5%, сребро — 0,1%. Манганини имају карактеристичну светло наранџасту боју, њихова просечна густина је 8,4 г / цм3, а тачка топљења је 960 ° Ц.

Манганова жица пречника од 0,02 до 6 мм (или трака дебљине 0,09 мм) је или тврда или мека. Жарена мека жица има затезну чврстоћу од 45 до 50 кг / мм2, издужење је од 10 до 20%, отпор је од 0,42 до 0,52 ома * мм / м.

Карактеристике чврсте жице: затезна чврстоћа од 50 до 60 кг / ск.мм, издужење - од 5 до 9%, отпор - 0,43 - 0,53 охм * ск.мм / м Температурни коефицијент манганинских жица или трака варира од 3 * 10-5 до 5 * 10-5 1 / ° С, а за стабилизоване - до 1,5 * 10-5 1 / ° С.

Ове карактеристике показују да је температурна зависност електричног отпора манганина изузетно незнатна, а то је фактор у прилог константности отпора, што је веома важно за прецизне електричне мерне уређаје. Низак термо-емф је још једна предност манганина, а у контакту са бакарним елементима неће прећи 0,000001 волти по степену.

Да би се стабилизовале електричне карактеристике манганинске жице, она се загрева под вакуумом до 400°Ц и држи на овој температури 1 до 2 сата.Тада се жица држи на собној температури дуго времена да би се постигла прихватљива униформност легура и добијају стабилна својства.

У нормалним радним условима, таква жица се може користити на температурама до 200 ° Ц — за стабилизовани манганин и до 60 ° Ц — за нестабилизовани манганин, јер ће нестабилизовани манганин, када се загреје од 60 ° Ц и више, доживети неповратне промене што ће утицати на његове особине... Зато је боље не загревати нестабилизовани манганин до 60°Ц, а ову температуру треба сматрати максимално дозвољеном.

Данас индустрија производи и голу манганску жицу и жицу у емајл изолацији високе чврстоће - за производњу намотаја, у свиленој изолацији и у двослојној изолацији од милара.

Цонстантан

Константан, за разлику од манганина, садржи више никла — од 39 до 41%, мање бакра — 60-65%, знатно мање мангана — 1-2% — такође је легура бакра и никла. Температурни коефицијент отпора константана приближава се нули - то је главна предност ове легуре.

Константан има карактеристичну сребрно-белу боју, тачку топљења 1270 ° Ц, густину у просеку око 8,9 г / цм3.Индустрија производи константан жицу пречника од 0,02 до 5 мм.

Жаљена мека константанска жица има затезну чврстоћу од 45 — 65 кг / м², њен отпор је од 0,46 до 0,48 ома * м² / м. За тврду константанску жицу: затезна чврстоћа — од 65 до 70 кг / м². мм, отпор — од 0,48 до 0,52 Охм * ск.мм / м Термоелектричност константана повезаног са бакром је 0,000039 волти по степену, што ограничава употребу константана у производњи прецизних отпорника и електричних мерних инструмената.

Значајан, у поређењу са манганином, термо-ЕМФ омогућава употребу константанске жице у термопаровима (упарених са бакром) за мерење температура до 300°Ц. На температурама изнад 300°Ц бакар ће почети да оксидира, при чему треба напоменути да константан ће почети да оксидира тек на 500 °Ц.

Индустрија производи и константан жицу без изолације и жицу за намотавање са емајл изолацијом високе чврстоће, жицу у двослојној свиленој изолацији и жицу у комбинованој изолацији - један слој емајла и један слој свиле или лавсана.

У реостатима, где напон између суседних навоја не прелази неколико волти, користи се следеће својство трајне жице: ако се жица загреје на 900 ° Ц неколико секунди, а затим охлади на ваздуху, жица ће бити покривена са тамно сивим оксидним филмом.овај филм може послужити као нека врста изолације, јер има диелектрична својства.

Легуре отпорне на топлоту

У електричним грејачима и отпорним пећима, грејни елементи у облику трака и жица морају бити у стању да раде дуже време на температурама до 1200 °Ц.Ни бакар, ни алуминијум, ни константан, ни манганин нису погодни за ово, јер од 300 ° Ц већ почињу да снажно оксидирају, оксидни филмови затим испаравају и оксидација се наставља. Овде су потребне жице отпорне на топлоту.

Жице отпорне на топлоту са високим отпором, такође отпорне на оксидацију при загревању и са ниским температурним коефицијентом отпора. Ово је само о ницхроме и феронихроми — бинарне легуре никла и хрома и тернарне легуре никла, хрома и гвожђа.

Постоје и фецхралне и хромално-троструке легуре гвожђа, алуминијума и хрома — оне се, у зависности од процента компоненти укључених у легуру, разликују по електричним параметрима и отпорности на топлоту. Све су то чврсти раствори метала са хаотичном структуром.

Загревање ових легура отпорних на топлоту доводи до формирања на њиховој површини дебелог заштитног филма од оксида хрома и никла, отпорног на високе температуре до 1100 ° Ц, што поуздано штити ове легуре од даље реакције са атмосферским кисеоником. Дакле, траке и жице од легура отпорних на топлоту могу дуго да раде на високим температурама, чак и на ваздуху.

Поред главних компоненти, легуре укључују: угљеник — од 0,06 до 0,15%, силицијум — од 0,5 до 1,2%, манган — од 0,7 до 1,5%, фосфор — 0,35%, сумпор — 0,03%.

У овом случају, фосфор, сумпор и угљеник су штетне нечистоће које повећавају ломљивост, па се њихов садржај увек настоји минимизирати или боље потпуно елиминисати. Манган и силицијум доприносе деоксидацији, уклањајући кисеоник. Никл, хром и алуминијум, посебно хром, помажу да се обезбеди отпорност на температуре до 1200°Ц.

Компоненте легуре служе за повећање отпора и смањење температурног коефицијента отпора, што је управо оно што је потребно од ових легура. Ако је хром више од 30%, онда ће се легура испоставити да је крхка и тврда. За добијање танке жице, на пример, пречника 20 микрона, у саставу легуре није потребно више од 20% хрома.

Ове захтеве испуњавају легуре марки Х20Н80 и Х15Н60. Преостале легуре су погодне за производњу трака дебљине 0,2 мм и жица пречника 0,2 мм.

Легуре типа Фецхрал — Кс13104 садрже гвожђе, што их чини јефтинијим, али након неколико циклуса загревања постају крте, па је током одржавања неприхватљиво деформисати хромалне и фецхралне спирале у охлађеном стању, на пример, ако говоримо о спирали која дуго ради у уређају за грејање. За поправку, само спиралу загрејану на 300-400 ° Ц треба увијати или спајати. Генерално, фецхрал може да ради на температурама до 850 °Ц, а хромал - до 1200 °Ц.

Нихромски грејни елементи су, заузврат, дизајнирани за континуирани рад на температурама до 1100 ° Ц у стационарним, благо динамичким режимима, док неће изгубити ни снагу ни пластичност. Али ако је режим оштро динамичан, односно температура ће се драматично променити много пута, уз често укључивање и искључивање струје кроз завојницу, заштитни оксидни филмови ће пуцати, кисеоник ће продрети у нихром, а елемент ће на крају оксидирају и уништавају.

Индустрија производи како голе жице од легура отпорних на топлоту, тако и жице изоловане емајлом и силицијум-силицијумским лаком, намењене за производњу намотаја.

жива

Жива заслужује посебну пажњу јер је то једини метал који остаје течан на собној температури. Температура оксидације живе је 356,9 ° Ц, жива скоро не реагује са ваздушним гасовима. Раствори киселина (сумпорне, хлороводоничне) и алкалија не утичу на живу, али је растворљива у концентрованим киселинама (сумпорна, хлороводонична, азотна). Цинк, никл, сребро, бакар, олово, калај, злато растварају се у живи.

Густина живе је 13,55 г / цм3, температура преласка из течног у чврсто стање је -39 ° Ц, специфични отпор је од 0,94 до 0,95 ома * ск.мм / м, температурни коефицијент отпора је 0,000990 1 / ° Ц ... Ова својства омогућавају употребу живе као течних проводних контаката за прекидаче и релеје посебне намене, као и у живиним исправљачима. Важно је запамтити да је жива изузетно токсична.