2.2.Материалы высокой проводимости

из-за образования легкоплавких эвтектик. Кислород с медью образует оксиды, что затрудняет пайку, лужение и повышает ρ. Водород вызывает хрупкость, образуя микротрещины.

Рис. 7. Влияние примесей на удельную электропроводность меди

Для электротехнических целей используют бескислородную медь марки М00 (не более 0,01% примесей), которую получают из электролитической меди переплавом в вакууме, а также медь марок М0 (до 0,05% примесей) и М1 (0,1% примесей).

Мягкую отожженную медь применяют для проводов различного назначения, жил кабелей, шин распределительных устройств, обмоток трансформаторов, токоведущих деталей приборов, анодов в гальванопластике. Твердую медь используют, если необходимо обеспечить высокую прочность, твердость и износостойкость (неизолированные провода, коллекторные пластины электрических машин и др.). Из специальных электровакуумных сортов бескислородной меди изготовляют детали магнетронов, волноводов, резона-

26

торов, приборов СВЧ. Медь применяют в микроэлектронике в виде тонких проводящих пленок.

Медь является дефицитным металлом, мало распространенным в природе (4,7·10-3 %). По возможности ее заменяют другими материалами.

Сплавы на основе меди. Наиболее распространенными медными сплавами являются латуни и бронзы, для которых характерно благоприятное сочетание механических свойств, коррозионной стойкости с достаточной электропроводностью (табл. 4).

Таблица 4

Свойства медных сплавов

*в числителе - значение параметра в отожженном состоянии, в знаменателе - в твердотянутом;

**значения параметров после термообработки (закалка + старение).

Латуни - это сплавы меди с цинком. Латуни прочнее и дешевле чистой меди, более устойчивы к атмосферной коррозии, высокотехнологичны.

Латуни применяют либо после холодной обработки давлением, в этом случае они обладают высокой твердостью и прочностью, либо в отожженном состоянии, которому свойственна высокая пластичность.

Структура и свойства латуней зависят от содержания цинка. Сплавы с концентрацией цинка менее 39% имеют однофазную структуру твердого раствора - α-латуни (рис. 8,а), они отличаются наиболее хорошей обрабатываемостью давлением в холодном со-

27

стоянии. Латуни с содержанием цинка до 12% называют томпаками, например, Л90 (10%Zn), Л96 (4%Zn). Для них характерна повышенная электро- и теплопроводность по сравнению с другими латунями, их применяют для изготовления радиаторных трубок, α-латуни с содержанием 32-38% цинка наиболее пластичны, например, Л62 и Л68. Из них изготовляют изделия глубокой вытяжкой или штамповкой: манометрические трубки, гильзы, волноводы, платы приборов, крепежные изделия, детали штепсельных разъемов, выключателей.

в)

Рис. 8. Структуры сплавов меди: а – однофазная латунь, б – двухфазная латунь, в - бронза

Сплавы с концентрацией цинка от 39% до 45% являются двухфазными - α+β-латуни. Их структура состоит из α-твердого раствора и интерметаллидной β-фазы CuZn (рис. 8,б). Двухфазные латуни более прочны по сравнению с однофазными и лучше обрабатываются резанием, а давлением обрабатываются только в горячем состоянии.

28

Двухфазные латуни, содержащие дополнительные легирующие элементы, называют специальными. Так, латунь ЛС59-1 (автоматная латунь), содержащая кроме цинка 1% свинца, обладает антифрикционными свойствами, повышенной обрабатываемостью резанием благодаря ломкости стружки и высоким качеством поверхности. Ее применяют для изготовления точёных деталей приборов: шестеренок, втулок, подшипников.

Добавление в латуни 1-2% марганца способствует повышению стойкости сплава к дуговому разряду. Поэтому латуни ЛМц58-2, ЛЖМц59-1-1 применяют для штепсельных разъемов, зажимов, пружинящих контактов.

Бронзы - это сплавы меди с различными химическими элементами (оловом, алюминием, кремнием, кадмием, бериллием и т.д.).

Основные свойства бронз:

•высокие литейные свойства, жидкотекучесть;

•повышенная твердость и упругость;

•высокое сопротивление истиранию;

•антикоррозионные свойства: не требуют защитных мер от атмосферной коррозии;

•антифрикционные свойства.

Наиболее распространены оловянные бронзы, которые применяются, главным образом, в машиностроении. В качестве электротехнического материала для изготовления пружинных контактов, мембран применяют холоднодеформированную бронзу БрОФ7-0,2, содержащую 7% олова и 0,2% фосфора (рис. 8,в). Недостатком этого сплава является низкая электропроводность (γ = 10…15%γCu).

Наиболее высокой электропроводностью среди всех бронз обладает кадмиевая бронза БрКд1 (γ = 95%γCu). Она прочнее отожженной меди в 3 раза. Кадмий повышает температуру рекристаллизации меди, поэтому провода из твердотянутой бронзы не теряют своей прочности до 250°С. Кадмиевую бронзу применяют для коллекторных пластин быстроходных машин, пружинных контактов, проводов повышенной прочности.

Высокую электропроводность имеет хромистая бронза БрХ0,5 (γ = 85%γCu). Она обладает высокой износостойкостью и применяется для скользящих контактов.

29