Материалы высокого удельного сопротивления

требования:

• Высокое удельное сопротивление

• Высокая механическая прочность

• Технологичность - то есть способность к сварке, пайке, высокая пластичность.

• Высокая коррозионная стойкость.

• Низкая стоимость.

• Малый температурный коэффициент сопротивления

высокое удельное сопротивление - твердый раствор одного металла в другом.

неограниченное растворение

когерентность кристаллических решеток

Сплавы на основе меди.

Константан

Твердый раствор 40% никеля и 1,5%Mn в меди, остальное медь

маркируется - НММц 58,5-1,5

неизменность сопротивления при изменении Т⁰: от –100°С до +100°С

высокое удельное сопротивление 0,5 мкОм´м

пластичен и прочен

При нагреве на поверхности - окисная пленка - изоляционные свойства.

Позволяет навивать проволоку если напряжение между витками не > 1 В

Никелин

МНМц30-1,5 68,5% Cu; 30%Ni; 1,5% Mn

меньше никеля сплав - дешев

 меньше чем у константана r=0.35 мкОм´м

ТК > нуля

используют для изготовления пусковых и регулировочных реостатов

Нейзильбер МНЦ15-20 (65%Cu, 15%Ni, 20%Zn)

Замена никеля - дешевым цинком

Высокое  =0.3 мкОм´м

размер иона цинка меньше размера иона меди

размер иона никеля больше размера иона меди

Суммарные искажения кристаллической решетки велики

Манганин. МНМц-3-12 (80%Cu, 3%Ni, 12%Mn

Дешевый сплав

высокое r=0.45 мкОм´м

Недостаток - низкая коррозионная стойкость и рабочая температура (<200°С).

Никель-хромовые сплавы.

Нихромы

сплав Х20Н80 (20%Cr, 80%Ni

При кТ - в никеле растворяется 20% хром

сохраняется ГЦК решетка никеля, но она сильно искажается ионами хрома

r=1,1 мкОм´м

Поверхность - покрыта химически стойкими окислами

затрудняют пайку нихрома и защищают его от окисления при > T.

Железохромалюминиевые сплавы

0Х27Ю5 (23%Cr, 5%Al, остальное железо)

r=1,1 мкОм´м

Замена никеля на железо - удешевлению сплава

наличие хрома и алюминия - высокую стойкость к окислению

Недостатки - низкая пластичность - интерметаллидные соединения

низкая технологичность (трудность пайки и малая пластичность).

Материалы электрических контактов

В электрических машинах и аппаратах - две неисправности

пробой изоляции (наличие нежелательных контактов) и отсутствие контакта

Все контакты - неподвижные и подвижные

Неподвижные контакты - для длительного соединения

зажимные и цельнометаллические

Подвижные контакты могут быть разрывными и скользящими.

Зажимные контакты

«клеммы», болтовые соединения и т.д

а) контакт разнородных материалов

поверхность контакта - меньше поверхности проводников

наличие на поверхности - неровностей и слоя окислов

чем мягче материал контактов и чем выше его коррозионная стойкость, тем меньше сопротивление контакта

контакты обычно облуживают – покрывают слоем олова

Для особо надежных контактов - серебрение или золочение.

б) контакт разнородных материалов (медь и сталь)

коррозия химически более активного элемента (коррозия стали)

появление окислов железа - к росту сопротивления контакта

Цельнометаллические контакты

сварные или паянные соединения

припои и сварочные присадки

Припои должны обладать следующими свойствами:

• низкая температура плавления (ниже, чем у материала паяемых деталей);

• хорошая смачиваемость паяемых деталей;

• достаточно высокая механическая прочность

• низкое удельное электрическое сопротивление

• высокая коррозионная стойкость

• низкая стоимость.

мягкие припои (с Т плавления ниже 300°С и пределом прочности 16-100МПа)

твердые с температурой плавления превышающей 300 °С и пределом прочности 100-500 МПа.

1. В качестве мягких припоев - сплавы свинца с оловом

маркируют буквами ПОС с цифрами показывающими содержание олова в припое, например ПОС 62.

свинец и олово плохо растворяются в твердом состоянии

у механической смеси Т плавления - ниже, чем у чистых металлов

ПОС10 до ПОС90

В некоторых случаях (пайка тонких золотых и серебряных проводов) в качестве мягкого припоя используют сплав 25%висмута, 42% олова, 33% таллия. Выбор этого припоя объясняется тем, что в нем золото и серебро не растворяются, поэтому в ходе эксплуатации не происходит утонения проводника.

2. В качестве твердых припоев - чистую медь, сплавы меди с цинком (ПМЦ), сплавы меди с фосфором и сплавы на основе серебра (ПСр)

Цифры – в медно-цинковых припоях - содержание меди

в серебряных припоях - серебра.

В ходе пайки твердыми припоями - диффузия материала припоя в материал

твердые припои - высокую прочность соединений.

флюсы – вещества, удаляющие окислы с поверхности паяемых изделий и защищающие поверхность расплавленного припоя от окисления.