§ 5.3. Тензометрические сплавы

Тензометрические сплавы применяют для датчиков деформации различных конструкций под действием механических (обычно растя­гивающих) усилий. Действие таких датчиков основано на изменении сопротивления при растяжении тензометрического элемента.

Коэффициент тензочувствительности опре­деляют из выражения

K_p = (∆R/R):( ∆l/l)

где ∆R — изменение сопротивления R при изменении ∆l длины эле­мента l.

Основным материалом для тензометрических датчиков, работающих при сравнительно невысоких температурах, является уже описанный константан. Для высокотемпературных датчиков применяют сплавы системы Fe—Сг—Ni.

§ 5.4. Контактные материалы

Наиболее ответственными контактами, применяемыми в электро­технике, являются контакты, служащие для периодического замыка­ния и размыкания электрических цепей (разрывные, а также сколь­зящие контакты).

Материалы для разрывных контактов, применяемые для размы­кания цепей при больших силах тока и высоких напряжениях, должны обеспечивать высокую надежность: не допускать возможности эрозии (обгорания) контактирующих поверхностей, приваривания их друг к другу под действием возникающей в случае разрыва контакта электрической дуги при малом переходном электрическом сопротивле­нии контакта в замкнутом состоянии.

В качестве контактных материалов для разрывных контактов помимо чистых тугоплавких металлов применяют различные сплавы и металлокерамические композиции. Широко распространен материал системы Ag—CdO при содержании окиси кадмия 12—20 масс. %. Такой материал получается при нагреве в окислительной атмосфере бинар­ного сплава серебро-кадмий. Для разрывных контактов в установках большой мощности применяют следующие композиции: Ag с Со, Ni, Сг, Mo, W и Та; Сu с W и Мо; Аu с W и Мо.

В качестве материалов для скользящих контактов, которые должны обладать высокой стойкостью к истиранию, используют твердую медь, бериллиевую бронзу (см. § 2.1), а также материалы системы Ag—CdO.

§ 5.5. Припои и флюсы

Припои представляют собой специальные сплавы, применяе­мые при пайке. Пайку осуществляют или с целью создания механи­чески прочного (иногда герметичного) шва, или с целью получения постоянного (не разрывного или скользящего) электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке места соединения и припой нагревают. Так как припой имеет температуру плавления значительно ниже, чем соединяемые металлы, то он плавится, в то время как основные металлы остаются твердыми. На границе сопри­косновения расплавленного припоя и твердого металла происходят сложные физико-химические процессы. Припой растекается по металлу и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом припой диффундирует в основной металл, а основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Припои принято делить на две группы: мягкие с температурой плавления Т_пл до 400° С и твердые с Т_пл выше 500° С. Кроме темпера­туры плавления припои существенно различают и по механическим свойствам. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении σ_р не выше 50—70 МПа, а твердые — до 500 МПа.

Тип припоя выбирают в зависимости от рода спаиваемых металлов или сплавов, требуемой механической прочности, коррозионной стой­кости, стоимости и (при пайке токоведущих частей) удельной электри­ческой проводимости припоя.

Мягкими в основном являются припои оловянно-свинцовые с со­держанием олова от 18% (ПОС-18) до 90% (ПОС-90). Удельная про­водимость этих припоев составляет 9—13% от удельной проводимости чистой меди, а ТКl = (26 ÷ 27) • 10^-6 К^-1. Существуют также мягкие припои с добавками алюминия, серебра. Так более легкоплавки припои, в состав которых входят висмут и кадмий. Эти применяют в тех случаях, когда требуется пониженная температура пайки; меха­ническая прочность их незначительна. Сплав Вуда (50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn, 12,5% Cd) имеет температуру плавления всего 60,5⁰ С.

Наиболее распространенные твердые припои — медно-цинковые (ПЛАЦ) и серебряные (ПСр).

В электровакуумной технике для вводов, вплавляемых в стекло и работающих при сравнительно низких температурах, не требуются очень тугоплавкие и дорогие металлы (вольфрам, молибден, платина и т. п.); здесь используют особые виды металлических материалов. Для этих материалов наиболее важным является ТКl, который при получении вакуум-плотного ввода должен соответствовать ТКl стекла.

К о в а р (марка 29НК), применяемый для впая в твердые стекла, имеет следующий примерный состав: Ni — 29%, Со— 18%, Fe — остальное; его ρ равно 0,49 мкОм·м, ТКl составляет (4 ÷ 5) · 10^-6 К^-1.

Платинит представляет собой биметаллическую проволоку с сердечником из никелевой стали марки Н42 (с содержанием Ni 42—44 масс. %) и наружным слоем из меди марки ЛАО (см. § 2.1). Меди в платините содержится 25—30% от общей массы проволоки. Название «платинит» объясняется тем, что ТКl платинитовой прово­локи близок к значению ТКl платины (см. табл. 1.1).

Вспомогательными материалами для получения надежной пайки являются флюсы, которые должны:

1. растворять и удалять окислы и загрязнения с поверхности спаиваемых металлов;

2. защищать в процессе пайки поверхность металла, а также расплавленный припой от окисления;

3. уменьшать поверхностное натяжение расплавленного припоя;

4. улучшать растекаемость припоя и смачиваемость им соединяе­мых поверхностей.

По действию, оказываемому на припаиваемый металл, флюсы под­разделяют на несколько групп.

1. Активные (кислотные) флюсы приготовляют на основе актив­ных веществ - соляной кислоты, хлористых и фтористых соедине­ний металлов и т. д. Эти флюсы интенсивно растворяют оксидные пленки на поверхности металла, благодаря чему обеспечивается хо­рошая адгезия и высокая механическая прочность спая. Но остаток флюса после пайки вызывает интенсивную коррозию спая и основного металла. Поэтому применяют такие флюсы только в том случае, когда возможна тщательная промывка и полное удаление остатков флюса.

При монтажной пайке радиоаппаратуры использование активных флюсов недопустимо.

2. Бескислотные флюсы - это канифоль и флюсы, приготовляемые на ее основе с добавлением неактивных веществ (спирта, глицерина).

3. Активированные флюсы изготовляют на основе канифоли с до­бавкой активаторов — небольших количеств солянокислого или фос­форнокислого анилина, салициловой кислоты, солянокислого дпэтиламина и т. п. Высокая активность некоторых активированных флюсов позволяет производить пайку без предварительного удаления окислов после обезжиривания.

4. Антикоррозионные флюсы изготовляют на основе фосфорной кислоты с добавлением различных органических соединений и раство­рителей, а также флюсы на основе органических кислот. Остатки этих флюсов не вызывают коррозии (например, флюс ВТС).