Сплавы для прецизионных резисторов

 

Сплавы для прецизионных рези­сторов должны обладать низким тем­пературным коэффициентом электро­сопротивления (желательно прибли­жающимся к нулю), низкой термо-э. д. с. в паре с медью, высокой ста­бильностью электрического сопро­тивления во времени. К сплавам, из которых изготовляют переменные резисторы (по обмоткам которых скользят контакты), дополнительно предъявляют требования высокойизносоустойчивости и обеспечения ма­лого контактного сопротивления, сохраняющего стабильность при раз­личных условиях внешней среды.

Применяющиеся прецизионные сплавы высокого электрического со­противления являются в основном сплавами на медной основе (табл. 6).

Манганин является основным спла­вом для изготовления прецизионных резисторов. Он обладает комплек­сом электрических и технологических свойств, наиболее полно удовлетво­ряющих требованиям, предъявляемым к прецизионным сопротивлениям, имеет достаточно высокое удельное электросопротивление (0,44 мкОм*м), очень малый и стабильный во времени температурный коэффициент электро­сопротивления (от 2*10^-6 до 10 *10^-6 1/°С — для манганина марки МНМцАЖЗ—12-0,3—0,3), а также малую величину термо-э. д. с, в паре с медью (1 мкВ на 1 °С), позволяющую избавиться от появления термотоков.

Для получения малого температур­ного коэффициента электрического со­противления с высокой стабильностью последнего во времени манганин под­вергают термической обработке, со­стоящей из отжига при 400 °С в тече­ние 1—1,5 ч в вакууме или нейтраль­ной среде с последующим медленным охлаждением до комнатной темпера­туры. После отжига манганиновые со­противления подвергают травлению, Лучшим травителем является реактив, состоящий из 10—30 г бихромата ка­лия или натрия, растворенных в 125см³ серной кислоты, и 250 см³ воды.

После изготовления сопротивлений из манганина их подвергают стабили­зирующему старению (это особенно важно для проволочных сопротивле­ний изготовленных намоткой).

Манганин имеет хорошие механиче­ские свойства. Предел прочности отож­женного манганина равен 400— 550 МПа при удлинении до 30 %. Он технологичен; хорошо поддается пла­стической деформации, хорошо паяет­ся, допускает эмалирование. Манганин изготовляют в виде листов, лент, по­лос, проволоки, мнкропроволоки.

Проволока манганиновая неизоли­рованная изготовляется в соответ­ствия с ГОСТ 10155—75 двух марок:

МНМцЗ—12 и МНМцАЖЗ—12— 0,3—0,3 (марки и химический состав по ГОСТ 492—73).

Проволоку изготовляют твердой из манганина марки МНМцЗ—12 всех диаметров, Проволоку изготовляют мягкой из манганина марок МНМц 3—12 и МНМцАЖЗ—12-0,3—0,3 диаметром 0,5 мм и более. Проволока диаметром менее 0,5 мм в мягком со­стоянии изготовляется по соглашению изготовителя с потребителем. Диа­метр, допускаемое отклонение по диа­метру и омическое сопротивление од­ного метра манганиновой проволоки показаны в табл. 7; удельное электри­ческое сопротивление, температурные коэффициенты электрического сопро­тивления  и  отожженных образцов и относительное удлинение  — в табл. 8—10.

Термо-э. д. с., развиваемая прово­локой в паре с медной в интервале температур 0—100°С, не превышает 1 мкВ/°С.

Манганиновый микропровод в стек­лянной изоляции изготовляют классов А (_э= ±1,5*10^-5 1/°С; Б (  _э= ==±3-10^-5 1/°С); В (_э=±6.10^-5 1/°С) с максимальным сопротивлением 150 кОм/м.

Константен (табл. 11— 17) — менее прецизионный сплав, чем манганин. Недостатком его как сплава для преци­зионных сопротивлений является высо­кая термо-э. д, с, в паре с медью. Кон­стантан изготовляют в виде лент и про­волоки.

Прецизионные сплавы на никелевой основе с высоким удельным электриче­ским сопротивлением применяют для изготовления малогабаритных сопро­тивлений. Это сплавы марок Н80ХЮД) Н60ГХ и Н63ГХ (табл. 18), имеющие удельное электрическое сопротивле­ние, превышающее в 3—4 раза сопро­тивление манганина, и малый темпе­ратурный коэффициент электросопротивления в интервале температур —60/ +300 °С. Их изготовляют диа­метром 0,02—0,4 мм и поставляют в термически обработанном состоянии с температурным коэфициентом _{(+60/+150°С)}=3*10^-5 1/°С;

_{(+50/+300°С)}= 10-10^-5 1/°С.

В особо ответственных случаях для изготовления высокоточных преци­зионных сопротивлений применяют высокоомные сплавы на основе благо­родных металлов (табл. 19), наиболее полно удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к сплавам для преци­зионных сопротивлений. Основное применение этих сплавов — обмотки потенциометров, элементы сопротивления высокоточных приборов, работающие в условиях повышенной влажности, агрессивных сред и повышенной тем­пературы.

СПЛАВЫ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕЗИСТОРОВ

К высокоомным сплавам для техни­ческих резисторов предъявляют ме­нее жесткие требования по величине температурного коэффициента элек­трического сопротивления и его ста­бильности во времени.

Основными сплавами для техниче­ских резисторов являются медно-никелевые сплавы.

ТЕРМОЭЛЕКТРОДНЫЕ СПЛАВЫ

 

Термоэлектродные сплавы приме­няют для изготовления термопар и компенсационных проводов. Сплавы для термопар должны обладать боль­шой термо - э. д. с. в паре с другими металлами или сплавами в интервале рабочих температур, постоянством термоэлектрических свойств и устой­чивостью против окисления и действия высокой температуры. Сплавы для компенсационных проводов должны иметь заданную величину термо-э. д. с. в паре с определенным металлом или сплавом и обладать также постоянством термоэлектрических свойств.

Основными термоэлектродными сплавами являются никелевые и медно-никелевые сплавы.

Свойства, сортамент, назначение отожженной термоэлектродной про­волоки для термопар и компенсацион­ных проводов приведены в табл. 22—24, пределы измерения температуры раз­личными термопарами — в табл. 25, значения термо - э. д. с., термоэлек­тродных сплавов в паре с чистой пла­тиной — в табл. 26.

ЖАРОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ

 

Из жаростойких сплавов изготов­ляют нагрузочные и нагревательные элементы. Высокая жаростойкость, т. е. длительная устойчивость против окисления и воздействия различных газов при рабочей (обычно высокой) температуре, является главным тре­бованием для таких сплавов. Жаро­стойкие сплавы также обладают вы­соким электрическим сопротивлением и малым его температурным коэффи­циентом в широком интервале плюсо­вой температуры; имеют удовлетво­рительную жаропрочность, т. е. до­статочно высокие механические свой­ства при высокой температуре,

В качестве жаростойких сплавов для работы при температуре не выше 400—500 °С можно применять медноникелевые сплавы типа константан, содержащие 40—50 % Ni. В указанном интервале температур они достаточно жаростойки, имеют высокое электри­ческое сопротивление при малом его температурном коэффициенте.

Для работы при более высокой тем­пературе (900—1300 °С) применяют сплавы на никелевой и железной основе. Сплавы никеля с хромом (нихромы) имеют высокую жаростойкость, высокое электрическое сопротивление при малом его температурном коэф­фициенте. Кроме того, они техноло­гичны, поддаются волочению до тон­чайших размеров.

Сплавы железа с хромом марок Х1ЗЮ4 — фехраль, Х25Ю5 — хромель и другие этого типа также имеют высокое электрическое сопротивление, но они менее жаростойки, чем нихромы, и менее технологичны из-за твердости и хрупкости при изготовлении прово­дов малых сечений. Сплав фехраль имеет сравнительно высокий темпера­турный коэффициент электрического сопротивления, в 2—3 раза больший, чем у нихрома и хромеля, что является его недостатком. Эти сплавы являются ценным материалом для изготовления грубых реостатов и нагревательных элементов в мощных электронагрева­тельных установках и промышленных печах.

Из хромоникелевых сплавов изго­товляют электрические элементы на­гревательных печей, плиток, паяльни­ков, нагрузочные сопротивления. Из проволоки микронных размеров изго­товляют элементы малогабаритных сопротивлений, потенциометрические обмотки.

Жаропрочные сплавы применяют в виде ленты и проволоки. Свойства применяемых в промышленности жа­ростойких сплавов и области их при­менения отражены в табл. 27.

В табл. 28—37 приведены размеры и свойства проволоки и ленты из жаро­прочных высокоомных сплавов, в табл. 38—39 — размеры и свойства нихромовой проволоки микронных размеров.

ПРОВОДА

В приборостроении проводниковые материалы применяют также в виде обмоточных и монтажных проводов.

Обмоточные провода применяют в ка­тушечных изделиях, при изготовле­нии обмоток приборов, электрических устройств, аппаратов, машин. Их изго­товляют с эмалевой, волокнистой и пленочной изоляцией.

Провода с эмалевой изоляцией от­личаются эластичностью, нагревостойкостью и электрической проч­ностью, а также соответствующей ме­ханической прочностью эмали при исти­рании. Они имеют минимальную толшину по сравнению с другими обмо­точными проводами. Их недостатком является наличие точечных поврежде­ний, получающихся из-за несовершен­ства технологии эмалкрования. По­этому в ответственных случаях об­мотку из эмалированных проводов следует пропитывать электроизоля­ционными лаками. Вероятность нали­чия точечных повреждений эмали уменьшается с применением эмалиро­ванных проводов с высокопрочными эмалевыми покрытиями.

Провода с волокнистой изоляцией имеют невысокие изоляционные свой­ства из-за гигроскопичности изоляции. Это в основном относится к хлопчато­бумажным и шелковым проводам. Ги­гроскопичность стеклянных и капро­новых проводов меньше. При приме­нении для обмоток проводов с волокни­стой изоляцией требуется последую­щая просушка и пропитка обмоток изоляционными лаками.

Провода с пленочной изоляцией по сравнению с другими проводами обла­дают лучшими изоляционными свой­ствами. Они имеют высокую электри­ческую прочность.

 

 

КОНТАКТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Электрические контакты в зависи­мости от их конструкции, условий экс­плуатации и износа подразделяются на неподвижные, разрывные и сколь­зящие.

К разрывным относятся контакты, предназначенные для периодического размыкания и замыкания электриче­ской цепи. Этот тип контактов самый многочисленный и разнообразный по разрываемой мощности, току и на­пряжению.

К скользящим контактам относятся подвижные контакты, в которых кон­тактирующие части скользят друг по другу без отрыва.

Большинство электрических кон­тактных устройств содержит элементы разных типов контактов.