Метали високого опору

Матеріалами високого опору є металеві сплави, що утворюють тверді розчини, деякі оксиди, силіциди та карбіди, а також чисті метали в дуже тонких шарах. Матеріали високого опору повинні бути високостабільним, мати питомий опір не менше 0,3 мкОм * м, малу термо-ЕРС щодо міді. Сплав, що містить в собі близько 84% міді, 13% марганцю і 3% нікелю, є Манганін. Він набув широкого поширення в електротехніці, з огляду на те, що з нього виготовляють манганіновим дріт, головне достоїнство якої полягає в тому, що електропровідність цього виробу практично не змінюється з температурою. Крім дроту із сплаву виробляють мостові схеми, шунти, електровимірювальні прилади і зразкові опору; різні дроти (обмотувальний з емалевою ізоляцією, дроти з шаром натурального

шовку і емалевої ізоляцією, ізольовані проводи з натурального шовку); стрічки з товщиною до 0,08 мм і шириною до 270 мм. Манганін, властивості якого заслуговують найпильнішої уваги, застосовують дуже широко. Основна його перевага полягає в тому, що він має малу термо-ЕРС, на відміну від виробів з константана. І може експлуатуватися при температурі до 300 градусів Цельсія. Однак, константан більш стійкий до корозії в аміачної і кислотної атмосфері і не так явно реагує на зміну вологості повітря. Варто наголосити й на тому, що найчастіше вироби з манганина піддають термообробці. Це дозволяє істотно збільшити їх однорідність і стабілізувати властивості. Така процедура починається з приміщення виробів з манганина в вакуум при певній температурі і закінчується тривалої витримкою при кімнатній температурі, що сприяє повільному охолодженню. Манганін властивості свої зберігає, якщо з нестабілізованими сортами сплаву працюють при температурі 60-80 градусів Цельсія, а зі стабілізованими - до 200 градусів. У разі перевищення цих показників - починаються незворотні процеси, і властивості сплаву втрачаються. З плином часу опір манганина може змінюватися. На це впливає механічне напруження, яке створюється під час намотування дроту. Оскільки воно веде до перегрупування молекул і зміни структури сплаву.

28) Константан - це мідно-нікелевий сплав, який містить 44% нікелю і від 0.5 до 2% марганцю. Питомий електроопір константана на рівні 0,49 мкОм # 8729; м практично не залежить від коливань температур в діапазоні експлуатації. Іншими словами, він має дуже низьким температурним коефіцієнтом елетросопротівленія. Константан легко піддається зварці і пайку. За рахунок високої пластичності він легко піддається деформації. після

підходящої термообробки константан утворює міцні окисні плівки з хорошими електроізоляційними властивостями, що у величезній мірі робить зайвими дорогі операції з нанесення обплетення на дріт або її покриття лаком. Константан має високим електроопору, а також значною корозійну стійкість у відносно агресивної атмосфері, багато в чому завдяки вмісту нікелю. константан має

чудовою корозійну стійкість. У холодному стані константан практично не схильний до дії низькоконцентрованого кислот. Кислотні пари, особливо соляної кислоти, трохи впливають на даний сплав. Константан демонструє чудову стійкість до середах, що містить пари аміаку. Константан в вигляді дроту і стрічки володіє хорошими властивостями для намотування, вигину, штампування і витяжки. внаслідок

того, що структура сплаву являє собою однорідний твердий розчин, то не відбувається ніяких перехідних процесів і охрупчивания навіть після тривалої експлуатації. Чудові технічні властивості константана забезпечили його застосування як класичного матеріалу для виробництва будь-якого виду резисторів, особливо для надточних резисторів, що застосовуються в вимірювальних приладах; даний клас резисторів включає в себе резистори для різних вимірників, шунтуючі резистори для амперметрів, потенціометрів, а також виробництва ковзають, контрольних та

інших резисторів будь-якого типу і розміру. При використанні константана в пристроях, які вимірюють низька напруга, необхідно брати до уваги велику термоелектричний силу в контакті з міддю.

29) Нагревостойкость сплави використовують для виготовлення нагрівальних елементів. До них відносяться сплави на основі заліза, нікелю, хрому та алюмінію, звані ніхроми, ферроніхроми, фехраль та інших. Висока нагревостойкость цих сплавів обумовлена ​​утворенням на їх поверхнях суцільний щільною оксидної плівки, у якої коефіцієнт лінійного розширення близький до ТКЛР сплаву. Тому утворення тріщин в оксидної плівці може відбуватися тільки при різких змінах температури. Наявність хрому в цих сплавах надає їм високу нагревостойкость. Ніхроми - це сплави,

містять 55-78% нікелю, 15-25% хрому, 1,5% марганцю і інше залізо. Питомий опір одно 1,0-1,2 мкОм * м. При підвищеному вмісті заліза ці сплави називають ферроніхроми. Ніхроми володіють високою технологічністю, легко простягаються в тонкий дріт і легко прокочуються в тонку стрічку. Це жаростійкі сплави, з них виготовляють електронагрівальні елементи. Фехралі - це жаростійкі сплави, що містять в своєму складі 12-15% хрому, 3-5% алюмінію, 0,7% марганцю, 0,6% нікелю, решта залізо. Питомий опір одно 1,2-1,4 мкОм * м. Ці сплави менш технологічні, більш тверді і крихкі, ніж ніхроми. Тому з них отримують дріт і стрічки з поперечним перерізом

більшим, ніж з ніхромов. Вони набагато дешевше і більш доступні, ніж ніхроми, так як алюміній дешевше і доступніше, ніж нікель. Ці сплави відрізняються високою стійкістю до хімічного руйнування під дією різних газоподібних середовищ при високих температурах.

30) Матеріали для рухливих контактів. Ковзаючі контакти Матеріали для рухливих контактів в процесі експлуатації піддаються електричної ерозії, зварювання, корозії і механічного зносу. Інтенсивність ерозії, зварювання і корозії залежать в першу чергу від природи матеріалу, сили

контактного натискання і величини розривається струму. Ковзаючі контакти потрібні для переходу електричного струму від нерухомої частини ЕТ пристрої до рухомий, наприклад в реостатах - від обмотки до двигуна, в електричних машинах - від щіток до колектора, у електрифікованого транспорту - від контактного проводу до струмознімачами і т. Д. Основні недоліки цих контактів - механічний знос, можливість дугообразованія, а також електрична ерозія і корозія контактуючих поверхонь. Електрична ерозія - це руйнування контактних матеріалів, пов'язане з розплавленням і перенесенням металу в газоподібному і рідкому станах з одного контактує поверхні на іншу під дією електричних розрядів. Дугообразованіе характеризується мінімальними значеннями струму і напруги, при яких виникає дуговий розряд. Зварювання контактних матеріалів відбувається під дією високих значень температури і сили контактного натискання і може призводити до деформації контактуючих поверхонь з частковим розплавленням або навіть до втрати здатності їх до розмикання. Корозія - це хімічна взаємодія контактних матеріалів з навколишнім середовищем, в результаті якого на їх поверхні утворюються оксидні, сульфідні, карбонатні та інші плівки з низькою питомою електропровідністю. Механічний знос відбувається в результаті удару контактних поверхонь і подальшого натискання, а також їх тертя один об одного. Матеріали для ковзних контактів. Матеріали для ковзних контактів повинні володіти низькими значеннями питомої опору

і падіння напруги на контактах, високими значеннями мінімального струму і напруги дугообразованія, високою стійкістю до стирання,

електричної ерозії і корозії. Ковзаючі контакти можна розділити на металеві і ЕТ вугільні. До металевих ковзаючим контактам

відносять колекторні пластини електричних машин, які виготовляють з твердої міді або бронзи. Металеві ковзаючі контакти мають найбільш високу стійкість до стирання в парі з ЕТ вугільними матеріалами. ЕТ вугільні матеріали мають досить високу електро- і теплопровідністю, дуже низьким коефіцієнтом тертя, великою напругою дугообразованія, високу хімічну стійкість, багато хто з них - високою нагревостойкостью. Ці матеріали широко використовують для виготовлення вугільних електродів різного застосування, щіток для електричних машин і автотрансформаторів.

31) Розривні контакти забезпечують періодичне замикання і розмикання електричного кола. Наприклад, в різних типах реле, вимикачів, контакторів, електромеханічних перетворювачів та ін. Основними труднощами при роботі цих контактів є можливість дугообразованія, що може привести до зварювання контактуючих поверхонь, викликати їх електричну ерозію і корозію, а також механічний знос. Матеріали для розривних контактів. Розривні контакти за величиною комутованого струму підрозділяють на слабкострумові і сільноточние. Для виготовлення

слабкострумових розривних контактів використовують шляхетні й тугоплавкі метали. З благородних металів використовують срібло, золото, платину і різні сплави на їх основі. З тугоплавких металів застосовують вольфрам і молібден. Для виготовлення розривних контактів також широко використовують мідь, сплави і біметали на її основі. У виробництві сільноточних розривних контактів широко застосовують композиційні матеріали,

що представляють собою суміш двох фаз, одна з яких забезпечує високу електро- і теплопровідність контактів, інша - у вигляді тугоплавких включень надає контактам стійкість до механічного зносу, електричної ерозії і зварювання. Для виготовлення сільноточних розривних контактів, експлуатованих при підвищеній напрузі і контактних тисках, використовують також тверду мідь, що істотно здешевлює ЕТ пристрою.

32) основні технології пайки металів. Класифікація припоїв Пайка - складний фізико-хімічний процес отримання з'єднання в результаті взаємодії твердого паяемого і рідкого присадочного металу (припою). Технологія пайки. Отримання паяних з'єднання складається з декількох етапів:
1) Попередня підготовка паяються з'єднань;
2) Нагрівання з'єднуються деталей до температури нижче температури плавлення паяються деталей;
3) Видалення окисної плівки з поверхонь паяються металів за допомогою флюсу;
4) Введення в зазор між паяемимі деталями рідкої смужки припою;
5) Взаємодія між паяемимі деталями і припоєм;
6) Кристалізація рідкої форми припою, що знаходиться між спаїв деталями.

Пайкою можна поєднувати будь-які метали і їх сплави. В якості припою використовуються чисті метали (вони плавляться при строго фіксованою

температурі) і їх сплави (вони плавляться в певному інтервалі температур). Різниця між температурами початку плавлення і повного розплавлення називається інтервалом кристалізації. Припоями називаються метали і їх сплави, що застосовуються для пайки і мають температури плавлення паяються металів. Припої - повинні володіти такими специфічними властивостями, без яких неможливе одержання надійного з'єднання:
1) температура плавлення припою обов'язково повинна бути нижче температури плавлення паяються металів;
2) розплавленийприпой повинен добре змочувати паяемий метал і легко розтікатися по його поверхні;
3) в розплавленому стані припій повинен володіти високою жидкотекучестью, необхідної для хорошого заповнення шва;
4) міцність і пластичність припою повинні бути достатньо високими;
5) в парі з паяемимі металами припій повинен бути корозійно-стійким;
6) коефіцієнт термічного розширення припою не повинен різко відрізнятися від коефіцієнта розширення металу основи;
7) припої, що застосовуються для паяння струмопровідних виробів, повинні мати високу електропровідність;
8) метали, що входять до складу припою, не повинні бути дефіцитними і надмірно дорогими.

Припої зазвичай ділять на два класи: м'які (головним чином на олов'яної і свинцевою засадах) і тверді (переважно на мідній і срібній основах). М'якими припоями називаються легкоплавкие припої з температурою плавлення нижче 400 °. Ці припої мають малу механічну міцність; межа міцності при розтягуванні зазвичай не перевищує 5-7 кг / мм 2. Пайка м'якими припоями може застосовуватися майже для всіх металів в різноманітних поєднаннях, в тому числі і для таких легкоплавких, як цинк, свинець, олово і їх сплави. Найбільш вживані м'які припої зазвичай

містять значну кількість олова. М'які припої в основному є олов'яно-свинцевими. Якщо в припої міститься 1 - 5% сурми, то вони називаються сурм'янистого, менше 1% - малосурм'янистих. Також до складу припоїв можуть входити вісмут, кадмій, індій. Свинець, сурма, вісмут і кадмій токсичні, особливо токсичний кадмій! Температури плавлення чистих металів: свинець (Pb) - 327 ° С, олово (Sn) - 232 ° С, сурма (Sb) - 631 ° C, вісмут (Bi) - 273 ° С, кадмій (Cd) - 321 ° С, індій (In) - 153 °. Припої олов'яно-свинцеві (ПОС) мають температуру плавлення від 190 до 290 ° С. Найбільш поширений з м'яких припоїв - ПОС-61 (61% олова, решта - свинець), температура плавлення 190 С, питомий опір 139 мкОм * м; При твердій пайку робоча температура вище 450 °. З'єднання твердої пайкою мають більшу міцність, тугоплавкостью, а при використанні мідного припою - і ковкістю.

33) Під низькотемпературної пайки розуміється сукупність способів з'єднання металевих поверхонь за рахунок нагрівання до певної температури з використанням сплавів, відмінних від спаюється металів і мають більш низьку точку плавлення. Після охолодження, паяльний шов в твердому стані набуває необхідні характеристики - механічну міцність, стійкість до впливу зовнішнього середовища, усадочні напруги і т.д. Сплав, застосовуваний для з'єднання спаюється поверхонь при низькотемпературної пайку, повинен мати точку плавлення нижче 450ºC. Практично будь-яка пайка передбачає застосування флюсів. Флюси оберігають метал і припій від окислення, розчиняють оксиди, які утворюються при пайку, флюси сприяють змочування металу припоєм. При низькотемпературної пайку найбільш поширеним флюсом є каніфоль.

Використовуються також флюси, що містять хлориди металів, частіше за інших хлористий цинк і хлористий амоній. Для паяння широко використовуються свинцево-оловяністие припої, що володіють високими технологічними властивостями і забезпечують високу міцність і корозійну стійкість з'єднання.

34) Високотемпературна пайка - це процес з'єднання двох деталей за допомогою тепла і присадочного матеріалу, який плавиться при температурі вище 450º С і нижче точки плавлення деталей, що з'єднуються. Практично будь-яка пайка передбачає застосування флюсів. Флюси оберігають метал і припій від окислення, розчиняють оксиди, які утворюються при пайку, флюси сприяють змочування металу припоєм. При високотемпературної пайку чорних і кольорових металів зазвичай застосовують флюси на основі тетраборат натрію (Бура). Для високотемпературної пайки застосовуються припої на

основі міді та срібла і ряду інших металів. Вони дають велику міцність паяних шву і високу допустиму температуру для теплоносія.