Медно-никелевые сплавы.

Способы обработки металлов.

 

(Виды обработки металла.)

 

Цветные металлы.

Железо и сплавы железа с другими элементы называют черными металлами.

К ним относятся сплавы железа с углеродом. (стали и чугуны). И сплавы железа с ферромагнетиками. – сплав железа и никеля и железа-никель-кобольт. (Fe-Ni и Fe-Ni-Co) ферросплавы. Все остальные металлы и их сплавы называются цветными металлами.

 

Пункт 3.5

 

Проводниковые материалы и сплавы различного применения используется в качестве специальных проводниковых материалов с особыми свойствами, например магнитными, или материалов обладающих высокой тугоплавкостью.

 

Благородные металлы.

 

Группу благородных металлов (серебро, платина, палладий, золото) составляют металлы, обладающие наибольшей химической стойкостью к условиям окружающей среды и действию агрессивных сред (кислот, щелочей).

 

Парметр	Ag	Pd	Au	Pt
Плотность D, кг/м3	10490	12200	19320	21400
Температура плавления, Тпл, С	960,8	1554,5	1063,0	1773,0
Удельное электрическое сопротивление р(ро), мкОм*м	0,016	0,011	0,024	0,105
Температурный коэффицент: удельного сопротивления ТКр, К-1	4,1*10-3	3,1*10-3	4,0*10-3	3,98*10-3
Линейного расширения ТКl, К-1	19*10-6	12*10-6	14*10-6	9*10-6

 

Серебро Ag. Серебро – белый блестящий металл со следующими свойствами:

Серебро используют в производстве конденсаторов в чистом виде и сплавах как материал для слаботочных контактов, в виде гальванических покрытий в ответственных ВЧ и СВЧ устройствах и тонких токопроводящих пленок в печатных платах, в монтажных проводах. Оно входит в состав тугоплавких серебряных припоев.

 

Платина Pt. Платина – светло-серый металл.

Платину используют как материал для сеток в мощных генераторных лампах., при изготовлении термопар в паре с платинородием для измерения высоких температур (до 1600С), для особо тонких нитей (диаметром примерно 1мкм) в подвижных системах электрометров. Платина входит в состав проводящих паст, вжигая которые на монолитные керамические конденсоторы. Получают электроды.

 

Палладий Pd. Палладий – белый пластинчатый металл, по многим свойствам близкий к платине, в ряде случай служит его заменителем.

Получают электроды на керамических конденсаторах вжиганием палладиевой пасты наряду с платиновой. Палладий и его сплавы с серебром и медью применяют в качестве контактных материалов. Благодаря высокой проницаемости для водорода его применяют в элекитровакуумной технике для очистки водорода.

 

Золото Au. Золото – металл желтого цвета.

Золото в чистом виде и в виде сплавов с палтиной, серебром , никелем, цирконием, имеющем повышенную твердость, хорошую эрозионную и коррозионную стойкость, применяют для изготовления презеционных контактов, малогабаритных реле, электродов фотоэлементов, для вакуумного напыления тонких пленок полупроводниковых и гибридно-пленочных интегральных схем, золочения контактных поверхностей электронных ламп СВЧ.

 

Тугоплавкие металлы.

 

К тугоплавким относят металлы с температурой плавления более 1700С. Эти металлы, как правило, химически устойчивы при низких температурах, но при повышенных температурах активно взаимодействуют с атмосферой. Поэтому изделия из них эксплуатируют в ваакуме или среде инертных газов (аргон, азот и др.) Механическая обработка тугоплавких металлов затруднена из-за их повышенной твердости и хрупкости. Тугоплавкие металлы (вольфрам, рений, молибден, тантал, титан, ниобий, цирконий, графний) применяют в электровакуумной технике, полупроводниковом производстве и микроэлектронике, для подвижных контактов и в качестве материала для сверхпроводников. Основные свойства некоторых тугоплавких металлов приведены в таблице.

 

 

А_вых не равно А_вых2

Uk

[E]=[A]=[Q]=1Дж

 

Между двумя различными проводниками при соприкосновении возникает контактная разность потенциалов, которая обусловлена разностью работы выхода электронов из различных металлов. Если температура металлов различная, то между проводниками возникает термоЭДС.

 

ЭДС_t=c(T_г-Т_х)

Где C=R/q(logn1/n2)

Где n1, n2 – концентрация свободных электронов

R – постоянная Больцмана = 1.38*10^-21Дж/К

q – заряд электрона = -1,6*10^-19Кл

 

Коэффициент С характеризует данную пару металлов.

 

Электрические параметры описывающие электрические свойства проводников:

Ро, гама, Температурный коэффицент ро, A_вых, U_k, ЭДС_т.

 

Медные сплавы.

 

Серебро – содержание в земной коре 7*10^-6%

Медь – 4,7*10^-3

Алюминий – 7,5%

 

Сплавы меди с никелем – медно-никелевые сплавы – материалы высокого сопротивления. Из них изготавливают проволоку для изготовления резисторов.

1. Относят – константан, манганин, мельхиор, монел-металл.

2. К медным сплавом высокой проводимости относят сплавы латуни и бронзы. Латуни – это сплавы меди и цинка, бронзы, сплавы меди с оловом, алюминием, беррилием, кремнием, марганцем, свинцом.

 

Легирование меди обеспечивает повышение ее механических и технологических свойств. Некоторые специальный латуни по прочности не уступают стали. По ГОСТу латуни обозначают буквой Л, легирующие элементы, Ж – железо, Мц - марганец, Н-никель, О – олово, К – кремний. Массовое содержание легирующего элемента указывается цифрами.

Марка ЛМцЖ55-3-1 = марганцово-железная латунь содержащую 55% меди, 3% марганца 1%-железа, 41% цинка.

 

Бронза.

Например оловянная бронза обладает высокой коррозийной стойкостью, жидкой текучестью, антифрикционные свойства. Малый коэффицент трения с другими деталями и малая температура плавления. По ГОСТу оловянная бронза маркируется буквами. БрО,Ц – цинк, Ф –фосфор.

 

Медно-никелевые сплавы.

 

В Алюминиевых бронзах содержится до 11% алюминия, кремнистая бронза содержит около 3% кремния.

 

Состав кадмиевой бронзы 0,9% Cd, остальное Cu;бериллиевой – 2,25% Be, остальное Cu; фосфористой 0,1% P, 7% Sn, остальное Cu.

 

Кадмиевую бронзу МК (0,9% кадмия Cd, остальное Cu) применяют ддля контактных проводов и коллекторных пластин особо ответственного назначения, а так же сварочных электродов при контактных методах сварки.

Обладая еще большей, чем кадмиевая бронза, механической прочностью, твердостью и стойкостью к механическому износу ( предел прочности при растяжении до 1350МПа) бериллиевая бронза не изменяет своих свойств до температуры примерно 250⁰ C. Она находит применение при изготовлении при изготовлении ответственных токоведущих пружин для электрических приборов, щеткодержателей, токоштепсельных и скользящих контактов.

 

Фосфористая бронза Бр.ОФ 6,5-0,15 (6,5% олова Sn, 0,15 фосфора P, остальное медь Cu)  низкой электропроводностью. Из нее изготавливают различные малоответственные токопроводящие пружины в электроприборах.

 

Латуни.

Латуни представляют собой медные сплавы, в  которых основным легирующем элементомявляется цинк (до 43%).

 

Основные свойства некоторых латуней:

Сплав и его свойства	Л68%Cu, 32% Zn)	Л59-1 (59% Cu, 1% Pb, 40% Zn
Удельная проводимость по отношению к электротехническому стандарту меди, %	46/30	30/20
Предел прочности при растяжении МПа	380/880	350/450
Относительное удлинение при разрыве дельта lll, %	65/5	25/5

Примечание. В числителе данные для отожженной датуни, в знаменателе – для твердотянутой.

 

 

Медно-никелевые сплавы.

 

-контатан – МН Мц 40-1,5 (40% Ni, 1,5% Mn, Cu – 58,5%)

-манганин – МН Мц 3-12 (3% Ni, 12% Mn, Cu – 85%)

-мельхиор – МНЖ Мц 30-1-1 (Ni 30%, Fe – 1%, Mg – 1%, Cu – 68%)

-монел-металл  - НМЖМц 29-2,9-1,5 (Cu – 29%, Fe – 2,5% Mn – 1,5% Ni – 67%)

 

Из этих материалов изготавливают проволочные резисторы. Проволока из манганина при 60⁰С, а у константана при 900⁰С начинают окисляться и не требуется дополнительная межвитковая изоляция. Например из манганина можно получить микро-провод диаметром до 0,02 мм . Эти провода используют для изготовления реостатов, резисторов, постоянных и переменных. Мельхиор имеет высокую коррозийною стойкость. Монел-металл отличается высокой коррозийной стойкостью в агрессивных средах.

 

Алюминиевые сплавы.

Сплавы высокой проводимости – Ро меньше или равно 0,05 мк Ом*м (Для всех материалов высокой проводимости). К ним относятся альдрей, магналий, дюраль, силумин.

 

Состав и применение.

Сплав альдрей (0,3…0,5% меди Cu, 0,4…0,7% крмния Si, 0,2…0,3% железа Fe, остальное алюминий Al) обладачет следующими совйствами:

Повышенной механической прочностью (в 2 раза прочнее алюминия, приближаясь к твердотянутой меди = 350 МПа);

Сплав сохраняет легкость чистого алюминия и близок к нему по дуельному электрическому сопротивлению (Ро = 0,0317 мкОм*м);

Более высоким пределом вибрационной прочности по сравнению с чистым алюминием.

Применяется для изготовленмия проводов малонагруженных линий электропередачи.

Магналий (сплав алюминия с магнием)  отличается низкой плотностью. Применяется для изготовления стрелок различных электрорадиотехнических приборов.

Сидумин отностится к группе литейных сплавов с повышенным содержанием кремния, меди и марганца. Он обладает хорошей жтдкотекучестью, малой усадкой, большой плотностью и повышенной прочностью по сравнению с алюминием и широко применяется для корпусов воздушных  конденсаторов.

Дюраль принадлежит к деформируемым сплавам алюминия с медью, магнием и марганцем. Медь и магний улучшают механические свойства сплава, а марганец увеличивает твердость и коррозионную стойкость. Которая является недостаточной по сравнению с другими коррозионными сплавами. Для защиты от коррозии его покрывают лаками, красками или слоем алюминия.

В обозначениях дюралей после буквы Д стоят цифры, указывающие на наличие легирующих добавок, например Д1 (3,8% меди Cu, 0,4…0,8 магния Mg, марганца Mn).

 

Материалы высоко сопротивления (ро больше или равно 0,3 мк Ом*м). Относятся хром-алюминиемвые сплавы:

- хромаль (Al-Cr)

-фехраль ( Al-Cr-Fe)

 

Из этих материалов изготавливают проволоку и ленты большого сечения, который используется в промышленных электропечах. (Для обжига, отжига и закалки материалов).

 

Хром-никилевые сплавы.

1) двойные сплавы

2) тройные сплавы

Хром никель железо.

Из этих сплавов делают не хромовую проволоку, которую используют для изготовления, проволочных резисторов, потенциометров, пальяников, электропечей, пленочных резисторов, интегральных схем. Не хромовая проволока может быть диаметром от 0,12мм

Резисторы бывают двух видов:

1.Проволочные

2.Пленочные