Yüksek dirençli malzemeler, yüksek dirençli alaşımlar

Reostaların oluşturulması, hassas dirençlerin imalatı, elektrikli fırınların ve çeşitli elektrikli ısıtma cihazlarının imalatı, yüksek dirençli ve düşük dirençli malzemelerden iletkenler. sıcaklık direnci katsayısı.

Şerit ve tel şeklindeki bu malzemeler tercihen 0,42 ila 0,52 ohm * sq.mm / m'lik bir dirence sahip olmalıdır.Bu malzemeler arasında nikel, bakır, manganez ve diğer bazı metallere dayalı alaşımlar bulunur. Merkür, saf haliyle 0,94 ohm * sq.mm / m'lik bir dirence sahip olduğundan, özel ilgiyi hak ediyor.

Alaşımlardan bireysel olarak istenen karakteristik özellikler, o alaşımın kullanılacağı belirli bir cihazın özel amacı tarafından belirlenir.

Örneğin, doğru dirençlerin oluşturulması, alaşımın bakır ile temasıyla indüklenen düşük termoelektrikliğe sahip alaşımları gerektirir. Direnç ayrıca zaman içinde sabit kalmalıdır.Fırınlarda ve elektrikli ısıtıcılarda, 800 ila 1100 ° C arasındaki sıcaklıklarda bile alaşımın oksidasyonu kabul edilemez, yani burada ısıya dayanıklı alaşımlara ihtiyaç vardır.

Tüm bu malzemelerin ortak bir noktası vardır - hepsi yüksek dirençli alaşımlardır, bu nedenle bu alaşımlara yüksek elektrik dirençli alaşımlar denir. Bu bağlamda elektriksel direnci yüksek olan malzemeler, metallerin çözeltileri olup kaotik bir yapıya sahip olduklarından gereksinimleri kendileri karşılamaktadır.

manganin

Manganinler geleneksel olarak hassas direnç için kullanılır. Manganinler nikel, bakır ve manganezden oluşur. Bileşimde bakır — %84 ila %86, manganez — %11 ila %13, nikel — %2 ila %3. Günümüzde manganinlerin en popüleri %86 bakır, %12 manganez ve %2 nikel içermektedir.

Manganinleri stabilize etmek için bunlara biraz demir, gümüş ve alüminyum eklenir: alüminyum — %0,2 ila %0,5, demir — %0,2 ila %0,5, gümüş — %0,1. Manganinler karakteristik açık turuncu renge sahiptir, ortalama yoğunlukları 8,4 g/cm3 ve erime noktaları 960°C'dir.

0,02 ila 6 mm çapında (veya 0,09 mm kalınlığında bir şerit) manganez teli sert veya yumuşaktır. Tavlanmış yumuşak telin çekme mukavemeti 45 ila 50 kg/mm2, uzaması %10 ila %20, direnci 0,42 ila 0,52 ohm*mm/m'dir.

Katı telin özellikleri: 50 ila 60 kg / mm2 çekme mukavemeti, uzama -% 5 ila 9, direnç - 0,43 - 0,53 ohm * sq.mm / m Manganin tellerinin veya bantlarının sıcaklık katsayısı 3 * arasında değişir 10-5 ila 5 * 10-5 1 / ° С ve stabilize için - 1,5 * 10-5 1 / ° С'ye kadar.

Bu özellikler, manganinin elektrik direncinin sıcaklığa bağlılığının son derece önemsiz olduğunu göstermektedir ve bu, hassas elektrikli ölçüm cihazları için çok önemli olan direncin sabitliği lehine bir faktördür. Düşük termo-emf, manganinin bir başka avantajıdır ve bakır elementlerle temas halinde derece başına 0,000001 volt'u geçmeyecektir.

Manganin telinin elektriksel özelliklerini stabilize etmek için vakum altında 400°C'ye kadar ısıtılır ve bu sıcaklıkta 1-2 saat bekletilir.Daha sonra tel uzun süre oda sıcaklığında tutularak kabul edilebilir bir homojenlik elde edilir. alaşım ve kararlı özellikler elde edin.

Normal çalışma koşullarında, böyle bir tel stabilize manganin için 200 ° C'ye kadar ve stabilize edilmemiş manganin için 60 ° C'ye kadar sıcaklıklarda kullanılabilir, çünkü stabilize olmayan manganin 60 ° C ve üzerinde ısıtıldığında geri dönüşü olmayan değişikliklere uğrayacaktır. Bu, özelliklerini etkileyecektir ... Bu nedenle, stabilize edilmemiş manganini 60 ° C'ye kadar ısıtmamak daha iyidir ve bu sıcaklık, izin verilen maksimum sıcaklık olarak kabul edilmelidir.

Bugün endüstri, hem çıplak manganez tel hem de bobin üretimi için yüksek mukavemetli emaye yalıtımlı, ipek yalıtımlı ve iki katmanlı mylar yalıtımlı tel üretiyor.

Köstence

Köstence, manganinden farklı olarak daha fazla nikel içerir — %39 ila %41, daha az bakır — %60-65, önemli ölçüde daha az manganez — %1-2 — aynı zamanda bir bakır-nikel alaşımıdır. Köstencenin sıcaklık direnci katsayısı sıfıra yaklaşır - bu alaşımın ana avantajı budur.

Köstencenin karakteristik gümüş-beyaz rengi, erime noktası 1270 °C, yoğunluğu ortalama 8,9 g/cm3 civarındadır.Endüstri, 0,02 ila 5 mm çapında konstantan tel üretmektedir.

Tavlanmış yumuşak konstantan telin gerilme mukavemeti 45 - 65 kg / mm2'dir, direnci 0,46 ila 0,48 ohm * m2 / m'dir Sert konstantan tel için: gerilme mukavemeti - 65 ila 70 kg / m2'dir. mm, direnç - 0,48 ila 0,52 Ohm * sq.mm / m Bakıra bağlı konstantanın termoelektrikliği derece başına 0.000039 volttur, bu da hassas dirençlerin ve elektrikli ölçüm cihazlarının imalatında konstantan kullanımını sınırlar.

Manganin ile karşılaştırıldığında önemli olan termo-EMF, 300 ° C'ye kadar olan sıcaklıkları ölçmek için termokupllarda (bakır ile eşleştirilmiş) konstantan tel kullanımına izin verir. konstantan sadece 500 °C'de oksitlenmeye başlayacaktır.

Endüstri, hem yalıtımsız konstantan tel hem de yüksek mukavemetli emaye yalıtımlı sargı teli, iki katmanlı ipek yalıtımlı tel ve bir kat emaye ve bir kat ipek veya lavsan olmak üzere kombine yalıtımlı tel üretiyor.

Bitişik sarımlar arasındaki voltajın birkaç voltu geçmediği reostalarda, kalıcı bir telin aşağıdaki özelliği kullanılır: tel birkaç saniye 900 ° C'ye ısıtılır ve ardından havada soğutulursa tel kaplanır. koyu gri bir oksit film ile bu film, dielektrik özelliklere sahip olduğu için bir tür yalıtım görevi görebilir.

Isıya dayanıklı alaşımlar

Elektrikli ısıtıcılarda ve rezistans fırınlarında şerit ve tel şeklindeki ısıtma elemanları 1200 °C'ye kadar sıcaklıklarda uzun süre çalışabilmelidir.Ne bakır, ne alüminyum, ne konstantan, ne de manganin buna uygun değildir, çünkü 300 ° C'den itibaren zaten güçlü bir şekilde oksitlenmeye başlarlar, oksit filmler daha sonra buharlaşır ve oksidasyon devam eder. Burada ısıya dayanıklı tellere ihtiyaç vardır.

Yüksek dirençli ısıya dayanıklı teller, ayrıca ısıtıldığında oksidasyona karşı dayanıklıdır ve düşük sıcaklık direnç katsayısına sahiptir. Bu sadece hakkında nikrom ve ferronikromlar—nikel ve kromun ikili alaşımları ve nikel, krom ve demirin üçlü alaşımları.

Ayrıca fekal ve kromal üçlü demir, alüminyum ve krom alaşımları da vardır - bunlar, alaşıma dahil edilen bileşenlerin yüzdesine bağlı olarak, elektriksel parametreler ve ısı direnci bakımından farklılık gösterir. Bütün bunlar kaotik bir yapıya sahip metallerin katı çözeltileridir.

Bu ısıya dayanıklı alaşımların ısıtılması, yüzeylerinde 1100 ° C'ye kadar yüksek sıcaklıklara dayanıklı kalın bir koruyucu krom ve nikel oksit filmi oluşmasına yol açar ve bu alaşımları atmosferik oksijenle daha fazla reaksiyona girmekten güvenilir bir şekilde korur. Böylece ısıya dayanıklı alaşımlardan oluşan bantlar ve teller, havada bile yüksek sıcaklıklarda uzun süre çalışabilir.

Ana bileşenlere ek olarak alaşımlar şunları içerir: karbon — %0,06 ila %0,15, silikon — %0,5 ila %1,2, manganez — %0,7 ila %1,5, fosfor — %0,35, kükürt — %0,03.

Bu durumda fosfor, kükürt ve karbon kırılganlığı artıran zararlı safsızlıklardır, bu nedenle içerikleri her zaman en aza indirilmeye veya daha iyisi tamamen ortadan kaldırılmaya çalışılır. Manganez ve silikon, oksijeni uzaklaştırarak deoksidasyona katkıda bulunur. Nikel, krom ve alüminyum, özellikle krom, 1200°C'ye kadar sıcaklıklara dayanıklılık sağlamaya yardımcı olur.

Alaşım bileşenleri, direnci artırmaya ve sıcaklık direnci katsayısını düşürmeye hizmet eder, bu da tam olarak bu alaşımlardan ihtiyaç duyulan şeydir. Krom% 30'dan fazlaysa, alaşım kırılgan ve sert olacaktır. Örneğin 20 mikron çapında ince bir tel elde etmek için alaşımın bileşiminde %20'den fazla krom gerekmez.

Bu gereksinimler, Х20Н80 ve Х15Н60 markalarının alaşımları tarafından karşılanmaktadır. Kalan alaşımlar, 0,2 mm kalınlığında şeritlerin ve 0,2 mm çapında tellerin üretimi için uygundur.

Fechral tipi alaşımlar - X13104, onları daha ucuz hale getiren demir içerir, ancak birkaç ısıtma döngüsünden sonra kırılgan hale gelirler, bu nedenle bakım sırasında, örneğin konuşursak, kromal ve fekral spiralleri soğutulmuş bir durumda deforme etmek kabul edilemez. ısıtma cihazında uzun süre çalışan bir spiral hakkında. Tamir için sadece 300-400°C'ye kadar ısıtılmış bir spiral bükülmeli veya eklenmelidir. Genel olarak, fechral 850 °C'ye kadar ve kromal - 1200 °C'ye kadar sıcaklıklarda çalışabilir.

Nikrom ısıtma elemanları ise, sabit, hafif dinamik modlarda 1100 ° C'ye kadar sıcaklıklarda sürekli çalışma için tasarlanırken, ne güç ne de plastisite kaybetmezler. Ancak mod keskin bir şekilde dinamikse, yani sıcaklık birçok kez önemli ölçüde değişecektir, bobin boyunca akımın sık sık açılıp kapanmasıyla koruyucu oksit filmler çatlayacak, oksijen nikromun içine girecek ve element sonunda oksitler ve yok eder.

Endüstri, bobin üretimi için hem ısıya dayanıklı alaşımlardan yapılmış çıplak teller hem de emaye ve silikon silikon vernik ile izole edilmiş teller üretmektedir.

Merkür

Cıva, oda sıcaklığında sıvı halde kalan tek metal olduğu için özel bir sözü hak ediyor. Cıvanın oksidasyon sıcaklığı 356.9°C'dir, cıva hava gazlarıyla neredeyse hiç etkileşime girmez. Asit çözeltileri (sülfürik, hidroklorik) ve alkaliler cıvayı etkilemez, ancak konsantre asitlerde (sülfürik, hidroklorik, nitrik) çözünür. Çinko, nikel, gümüş, bakır, kurşun, kalay, altın cıvada çözünür.

Cıvanın yoğunluğu 13,55 g / cm3, sıvıdan katı hale geçiş sıcaklığı -39 ° C, özgül direnci 0,94 ila 0,95 ohm * sq.mm / m, sıcaklık direnci katsayısı 0 ,000990 1 / °C ... Bu özellikleri cıvanın sıvı iletken kontaklar olarak özel amaçlı anahtar ve rölelerde ve ayrıca cıvalı doğrultucularda kullanılmasını mümkün kılar. Cıvanın son derece zehirli olduğunu hatırlamak önemlidir.