книги из ГПНТБ / Бабаянц, С. С. Микропроволочные элементы радиоустройств учебное пособие для подготовки рабочих на производстве

Температурный коэффициент удельного электрического сопро­

тивления

ct — Р^2 ~ Р/1

тельно большой температурный коэффициент сопротивления (ос# = = 0,00400 н- 0,00423 град'1). Сплавы ряда металлов, используемых в качестве проводниковых материалов, обладают большим удельным сопротивлением и малыми значениями температурного коэффициента Сопротивления (ее# = 0,00003 ч- 0,00015 град'1). Это обеспечивает большую стабильность величины электрического сопротивления изготовленных из них резисторов и других элементов при колеба­ ниях температуры.

По сравнению с чистыми металлами сплавы отличаются повы­ шенной твердостью, большой механической прочностью при растя­ жении Ор, меньшим относительным удлинением А/. Кроме того, сплавы в меньшей степени окисляются на воздухе.

Проводниковые материалы используются в виде проволоки круг­ лого и прямоугольного сечений, шинной проволоки и вальцованного троса из мелких жилок — литца.

Медь является одним из главных проводниковых материалов благодаря большой проводимости и механической прочности. В нор­ мальных условиях проводниковая медь устойчива к коррозии. Медная проволока на воздухе окисляется, покрываясь тонким слоем окиси меди СиО. Образовавшаяся пленка окисла препят­ ствует дальнейшему окислению меди.

Медную проволоку изготавливают из электролитической меди марки Ml по ГОСТ 859—41, содержащей не менее 99,9% чистой меди. Алюминиевую проволоку изготавливают из алюминия марки АО или А1, содержащего не менее 99,5% чистого алюминия. По механическим свойствам различают мягкую проволоку из меди марки ММ и из алюминия марки AM, а также твердую проволоку из меди марки МТ и алюминиевую марки АТ и полутвердую алю­

30

медной и алюминиевой проволоки приведены в табл. 3-1 и 3-2. Проволоку и шины из мягкой меди ММ и мягкого алюминия AM применяют для изготовления изолированных и монтажных прово­ дов. У этих сортов при намотке наблюдается наибольший процент брака по растяжению и разрыву проволоки.

К высокоомным материалам относятся следующие сплавы: ман­

имеет весьма малую зависимость электрического сопротивления от температуры, что очень важно для обеспечения постоянства вели­ чины сопротивления в точных электроизмерительных приборах.

3-3. Сведения о физических основах производства микропроводов

Технологические способы производства проводов, особенно малых сечений, в значительной степени определяют их характеристики и размеры. Для произ­ водства микропроводов применяются два принципиальных метода: пластическое деформирование или волочение металла в твердом состоянии с последующим нане­ сением слоя изоляционной эмали и других диэлектрических материалов и литье микропроводов в сплошной стеклянной изоляции.

Метод волочения меди и чугуна был хорошо известен уже в средние века. Эти материалы заковывались в круглые прутки, затем обрабатывались молотком, заост­ рялись и отжимались ручным волочением через серию постепенно уменьшающихся отверстий в волочильном инструменте — волоке. В 1621 г. из одного килограмма металла было получено 30 740 м проволоки. Однако для получения тончайшей проволоки чугунные волоки не годятся, так как не обеспечивают точности произ­ водства. Поэтому в XIX веке на волочильных машинах с механизированным про­ водом волоки стали изготавливаться из сапфиров. Развитие кабельного производ­ ства привело к созданию алмазных волоков, без которых было бы невозможным современное массовое производство медной, алюминиевой и стальной проволоки.

Путем последовательного волочения на машинах грубого, среднего, тонкого и тончайшего волочения с помощью волочильных глазков из алмазов и сапфиров получают микропроволоку в диапазоне диаметров от 0,015 до 2,44 мм (рис. 3-3). Прямоугольная проволока получается прокаткой на станах или методом плюще­

3i

непосредственно при эмалировании, т. е. покрытии эмалевой изоляцией. Одно из основных и неизбежных повреждений — окисление проволоки вызывают остатки сурепного масла, которые появляются в виде черных пятен во время отжига. Сурепное масло используется для смазки проволоки на волоках и удаляется сочень большими трудностями. В результате появления окисленных точечных пятен поверхность проволоки получается негладкая. Процесс эмалирования проволоки заключается в нанесении жидкого лака на поверхность проволоки с последующей его полимеризацией, в результате чего образуется изоляционное покрытие. Неров­ ности на поверхности проволоки не покрываются жидким лаком, в результате чего после эмалирования на поверхности провода неизбежно имеются места, не покрытые эмалью. В ГОСТ и ТУ для каждого сорта проволоки оговаривается до­ пустимое число точечных повреждений на длине 15 и. После эмалирования наименьший диаметр получаемой проволоки 0,02 мм.

Метод литья микропроводов в сплошной стеклянной изоляции, предложенный впервые в Советском Союзе профессором А. В. Улитовским, позволяет получать

гивать стеклянный капилляр; последний заполняется жидким металлом, образуя провод в стеклянной изоляции. При своем движении вытягиваемый капилляр покидает питающую «микрованну», растягиваясь, уменьшает свой диаметр. Вытягивание микропровода и его намотка осуществляются приемным механизмом, установленным на передней панели высокочастотного генератора. Механизм вращения (электродвигатель, редуктор) заключен в корпус. Раскладка микро­ провода на бобине осуществляется с помощью кулачкового механизма, который перемещает бобину относительно центра индуктора. Процесс основан на пластич­ ности стекла в широком диапазоне температур, что дает возможность получать стеклянный капилляр из широкой трубки диаметром 11— 19 мм.

Характерной особенностью образования микропроводов в сплошной стек­ лянной изоляции является то, что токопроводящая жила и ее стеклянное покрытие формируются одновременно. В качестве стеклянной изоляции используются стекла марокС-39-1 и С-37-2, имеющие большой диапазон пластичности — 1100 -5- 1230° С без резкого изменения их вязкости. Стеклянная изоляция микропроводов имеет повышенные электроизоляционные свойства без точечных повреждений по всей длине микропровода.

В зависимости отсвойств и размеров материалов, используемых для изготовления, намоточные провода, поставляемые кабельными предприятиями, имеют самый широкий ассортимент в соответствии с существующими стандар­ тами.

По виду изоляции намоточные провода делятся на три основные группы: 1) с изоляцией пленками различных эмалей (эмалевая изоляция); 2) с эмалево­ волокнистой, волокнистой изоляцией из хлопчатобумажного, шелкового или син­ тетического волокна; 3) в стеклянной изоляции. В проводах большинства марок второй группы волокнистая изоляция сочетается с эмалевой.

32

3-4. Характеристика и размеры проводов в эмалевой изоляции

Эмалевая изоляция является гибким лаковым покрытием. На­ моточные провода с эмалевой изоляцией обладают наименьшей толщиной изоляции и высокими электроизоляционными свойствами. Такие провода являются наиболее перспективными и находят широ­ кое применение.

Размеры проводов определяются номинальной величиной диа­ метра по токопроводящей жиле (Д юм) и максимальным наружным диаметром по изоляции (DMilKC). Провода в эмалевой изоляции ха­ рактеризуются нагревостойкостью, эластичностью, толщиной эма­ левой изоляции, электрической прочностью, количеством точечных повреждений и механической прочностью.

Нагревостойкость проводов характеризуется максимальной тем­ пературой, при которой провод сохраняет заданные электрические и механические характеристики. Длительная нагревостойкость проводов определяется требованиями к срокам службы радиоэлек­ тронной аппаратуры и зависит от материала изоляции провода. В табл. 3-3 приведена классификация проводов по классам их нагревостойкости. Для современной радиоаппаратуры максималь­ ным сроком службы обычно считается 10 000 ч.

При рабочих температурах свыше +200° С необходима защита медной проволоки от окисления, которое уменьшает активное сече­ ние меди и ведет к увеличению электрического сопротивления. В качестве защитных покрытий применяют олово, серебро и никель.

Таблица 3-3

У90 Масляная, масляно-смоляная, поливинил-

А105 ацеталевая изоляция, полиамидно-резольная изоляция

Полиэтилен низкого давления, отдельные сорта полихлорвиниловых компаундов

Е120 Полиуретановая изоляция

155Полиимидоэфирная изоляция. Лавсан (полиэтилентерефталат)

Н180 Полиимидная изоляция

ССвыше 180 Фторопластовая изоляция (политетрафтор­

этилен) в сочетании со стекловолокном. Стекловолокнистая, дельтаасбестовая изоля­ ция, пропитанная кремний-органическими смолами Сплошная стеклянная изоляция

Помимо защиты от окисления, лужение и серебрение облегчают условия пайки при монтаже выводов намоточных изделий. Ниже даны температурные области применения различных покрытий:

Величина натяжения провода не должна выходить за пределы упругих колебаний, т. е. не должно быть утонения металлической жилы провода и повреждения изоляции, что вызывает изменение электрических параметров элементов. Величина предельно допус­ тимого натяжения медного, константанового и нихромового про­ вода, не превышающая пределов упругих колебаний, приведена в табл. 3-4.

* 1 гс = 0,098 н

Допустимое натяжение при наматывании РЛ0п определяется как часть среднего значения предела пропорциональности Рпр, установленного для данного провода: Р доп = 0,68 Р пр. Величина Р ир может быть получена испытанием образцов провода на растя­ жение при поступлении проволоки на склад. Предельно допустимое

34

- 6 0 °С до +105 °С.

ПЭВ-1 — провод эмалированный высокопрочный с однослойной и ПЭВ-2 — с двухслойной усиленной изоляцией лаком «винифлекс». Провод ПЭЛ применяется в эмалево-волокнистой изоляции, а

Рис. 3-4. Зависимость предельно допустимого натяжения Р доп при наматывании проволоки от ее диаметра DH0M

ПЭВ — без дополнительного покрытия волокнистыми материалами и обладает нагревостойкостью от —60° до +110° С. Аналогичными особенностями обладают провода ПЭМ-1 и ПЭМ-2 с изоляцией лаком «метальвин».

Для производства элементов, работающих в условиях повы­ шенной влажности, при температуре +200° С применяется медйый круглый провод марки ПЭФ-1 и ПЭФ-2. Изоляция этих проводов изготовлена из фторопласта 40Д. Номинальные диаметры выпускае­ мых проводов в пределах от 0,02 до 1,00 мм.

ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 — провода медные изолированные высо­ копрочной полиуретановой эмалью. Применяются в радиотехниче­ ских и электрических устройствах, при изготовлении которых используется способность провода облуживаться без зачистки изо­ ляции. Рабочая температура от —60 до +120° С. Провода имеют медную жилу, покрытую слоем высокопрочного полиуретанового лака УЛ-1, который обладает флюсующими свойствами при темпе­

ратурах 320—350° С. Провода рекомендуется лудить припоем ПК-70.. при температуре 380—400° С окунанием или паяльником.

ПЭВКЛ — провод медный с капроновой изоляцией лудящийся. Предназначен для аппаратов и приборов, эксплуатируемых в поме­ щениях. Провод имеет медную жилу, покрытую слоем высокопроч­ ной изоляционной эмали на основе капрона, может облуживаться без предварительной зачистки эмали при температуре 250—260° С за время не более 5 сек. Провод удовлетворяет всем требованиям ГОСТ 7262—70 на провода ПЭВ-1 и ПЭВ-2.

ПЭВТЛ-К — провод медный с двойной упрочненной эмалевой изоляцией. Предназначен для прошивки матриц запоминающих устройств, а также для изготовления элек­ тронных устройств и приборов в тех слу­ чаях, когда требуется высокая механиче­ ская прочность изоляции. Токопроводящая жила, изготовленная из медной твердой проволоки, покрывается слоем полиурета­ нового и слоем полиамидного лака и мо­ жет облуживаться без предварительной

Применяются в обмотках высокочастотных намоточных изделий, предназначенных для работы при температуре окружающей среды от —60 до +120° С. В качестве токопроводящих жил исполь­ зуются провода марок ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 диаметром 0,06; 0,07; 0,1 и 0,2 мм с изоляцией из высокопрочной нагревостойкой поли­ уретановой эмали без специальной зачистки при облуживании. ЛЭП — литцендрат, скрученный из проводов ПЭВТЛ-2, ЛЭПКО — литцендрат, скрученный из проводов ПЭВТЛ-1 и обмотанный полиамидным (капроновым) волокном.

ПЭВД — провод медный, изолированный высокопрочной эмалью с дополнительным термопластичным слоем для изготовления бес­ каркасных катушек. Дополнительный термопластичный слой, нало­ женный по эмалевой изоляции (рис. 3-5), обеспечивает слипание соседних витков обмотки из этого провода. При температуре 150—160® С в течение 15—20 мин дополнительный термопластич­ ный слой размягчается и склеивает витки между собою.

Провод ПЭВДЧ, изолированный высокопрочной эмалью, имеет также дополнительное клеящее покрытие. Номинальный диаметр,

36

провода ПЭВДЧ 0,014 ± 0,005 мм, наружный диаметр по изоля­ ции не более 0,017 мм. Рабочая температура проводов ПЭВД и ПЭВДЧ от —60 до 4-105° С; режимы их склеивания аналогичны.

Медный провод ПЭТВ-ТР и константановый провод ПЭВКТ-Р имеют аналогичную конструкцию. ПЭТВ — провод медный, изо­ лированный полиэфирным лаком. ПЭТВА — провод алюминиевый стой же изоляцией. Провода ПЭТВ-ТР, ПЭВКТ-Р, ПЭТВ, ПЭТВА, так же как и медные провода ПЭТ-155А и ПЭТ-155Б, рассчитаны

Более теплостойкими являются провода с полиимидной изоля­ цией: с медной жилой ПНЭТ-имид и из сплавов высокого сопротив­ ления — ПЭТКТ-имид (жила константановая) и ПЭТНХ-имид (жила нихромовая из сплава Х20Н80). Теплостойкие провода могут эксплуатироваться при температуре от —60 до +220° С и ограни­ ченное время до температуры +300® С. Жила проводов покрыта никелем и изоляционной эмалевой пленкой на основе полиимидов. ПЭВТЛН — провод со всеми свойствами ПЭВТЛ, но без магнитных примесей, изготавливается диаметром от 0,02 до 0,2 мм для работы в температурных условиях от —60 до +120° С.

ПЭКФ — медный провод эмалированный нагревостойкий с ке­ рамикофторопластовой изоляцией. Предназначен для работы в усло­ виях от —60 до +250 С,

37

ПЭЛР-А и ПЭЛР-2 — алюминиевые эмалированные провода для эксплуатации при температурах от —60 до + 1 2 5 '"С.

ПЭВНХ-1 и ПЭВНХ-2 — нихромовые эмалированные провода из сплава Х20Н80 применяются в проволочных сопротивлениях.

ПЭМТ — манганиновый провод.

ПЭК — константановый провод, изолированный лакостойкой эмалью.

ПЭВКТ-1, ПЭВКТ-2 — провода, имеющие константановую жилу, покрытую высокопрочной эмалью.

ПЭВКТ-Р аналогичные ПЭВКТ-1 провода, но имеющие до­ полнительное термореактивное покрытие, обеспечивающие слипа­ ние при +175° С в течение 60 мин выдержки.

Провода предназначены для изготовления бескаркасных кату­ шек, работающих при температурах не свыше +105° С.

На рис. 3-6 представлена зависимость наибольших размеров наружных диаметров от номинальных размеров провода по меди.

3-5. Намоточные провода

сэмалево-волокнистой и волокнистой изоляцией

Вкачестве волокнистой изоляции применяется пряжа хлопча­ тобумажная, шелковая, из капроновых, асбестовых, лавсановых и стеклянных волокон. У проводов с эмалево-волокнистой изоляцией поверх слоя эмали наносится обмотка из пряжи.' К ним относятся

следующие провода:

1. Медные провода марок ПВО — с однослойной хлопчатобу­ мажной изоляцией; ПБД — то же с двухслойной изоляцией; ПШО, IIШД — с шелковой одно- и двухслойной изоляцией; ПЭЛШО, ПЭЛIIIКО — эмалированные провода, поверх которых нанесена шелковая и шелко-капроновая изоляция. Наибольшей механиче­ ской прочностью обладает обмотка из лавсановых волокон. ПЭПЛОТ — провод имеет изоляцию из теплостойкой полиурета­ новой эмали и одного слоя обмотки из лавсанового шелка, оплавлен­ ной в процессе термообработки. Провод марки ПЭПЛОТ может применяться для запоминающих устройств счетно-решающих ма­ шин, а также для изделий, в которых используется способность жилы провода облуживаться без зачистки изоляции в сочетании с повышенной механической прочностью. Пределы рабочих темпе­ ратур от —60 до +120° С. ПЭЛКО — провод, изолированный эмалыо на масляно-смоляной основе и одним слоем изоляции из утолщенного капронового волокна. ПЭВШО — провод, изолиро­ ванный высокопрочной эмалью и одним слоем изоляции из нату­ рального или искусственного шелка. ППТБО — провод, изоли­ рованный двумя слоями изоляции триацетатной пленкой, одним слоем изоляции телефонной бумагой и однослойной изоляцией из хлопчатобумажной пряжи;

2. Провода из сплавов высокого сопротивления марок ПЭШОК — константановый провод, изолированный эмалью и одним слоем

38

изоляции из натурального шелка; ПЭЛОК — константановый провод, изолированный эмалью и одним слоем изоляции из лавса­ нового волокна; ПЭШОМТ — манганиновый провод твердый, изо­ лированный эмалью и одним слоем изоляции из натурального шелка; ПЭШОММ — манганиновый провод мягкий с той же изоляцией; ПЭШОНХ — нихромовый провод, изолированный эмалью и одним слоем изоляции из натурального шелка;3

Таблица 3-5

3. Алюминиевые провода марок АП БД — с изоляцией двумя слоями хлопчатобумажной пряжи; АП Л БД — изолированный од­ ним слоем лавсанового волокна и одним слоем хлопчатобумажной пряжи.

Размеры и основные характеристики некоторых марок проводов приведены в табл. 3-5.

3-6. Микропровода в стеклянной изоляции

Стеклянная изоляция обладает повышенной термовлаго- и химической стойкостью, высокой электрической прочностью и хорошими электроизоляционными свойствами. В табл. 3-6 дано сравнение пробивного напряжения для проводов в эмалевой и

стеклянной изоляции.

Микропровода в стеклянной изоляции выпускаются с макси­ мальными диаметрами по изоляции 14 мкм и более. Для малогаба-

39