Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Сплав №3. Так, согласно англоязычной литературе назвал манганин Эдвард Вестон. На свое изобретение американский ученый получил патент. Он датируется 1888-ым годом.

Уже в 1889-ом манганин производили немцы. Они-то и дали новому материалу привычное для современников имя. С чем оно связано и чем, собственно, является сплав №3, поведаем ниже.

Что такое манганин?

Манганин – сплав, состоящий преимущественно из меди. Ее в составе материала до 85%. Остаток приходится на никель и марганец. Последний преобладает. Порой, в состав манганина вместо обычного марганца вводят ферромарганец.

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Сие удешевляет сплав. Ферромарганец, как видно из названия, содержит еще и железо. Его примесь слегка изменяет свойства материала. Но, об этом поговорим позже.

2,5-3,5%, — доля никеля в манганине. Состав сплава относительно марганца регламентирован 10-13%. Если лигатуры будет больше, материал теряет свойства, за которые его так ценят.

Будь сплав ювелирным, это, пожалуй, был бы приятный золотисто-красный цвет. Но, манганин пригождается на другом «фронте». Каком? Можно начинать догадываться по обзору основополагающих свойств материала.

Свойства манганина

Манганин свойства приобретает при термической обработке. После нее сплав фиксирует показатель электрического сопротивления. Такая стабильность и привлекает промышленников. Манганин изначально состарен.

Состаренными именуют металлы, претерпевшие структурные изменения и более не подверженные внутренней деформации. Имеются в виду перестановки в атомной решетке. Вот намотали проволоку на катушке.

Полежала она так несколько лет, атомы-то и передвинулись чуток. Заодно сдвигается показатель того самого электрического сопротивления, но, не в случае с манганином.

Итак, теперь к конкретике. Удельное электрическое сопротивление манганина близко к 450-ти Ом на метр. При этом, плотность сплава больше 8 000 килограммов на кубический сантиметр. То есть, материал весомый, как и большинство металлических смесей.

Кстати, о смешении. Кроме основных элементов, в манганине могут оставаться примеси. Это то, от чего не удалось очистить изначальную шихту. Бывает, к примеру, до 1,5% кобальта.

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

С такой примесью манганин удельное сопротивление не теряет. Кобальтом, по сути, можно заменить никель, только дорого. Из этих же соображений редко производят серебряный манганин.

Это официально существующий сплав. Медь в нем заменена на аргентум. Свойства остаются прежними, но ценник на продукцию возрастает в разы. Цвет у серебряного манганина белесый.

В неощутимых количествах в манганине встречаются: золото, сера, углерод, кремний и железо. Примесь железа может быть значительна, лишь в случае замены марганца ферромарганцем. Последний, к слову, чаще используют в производстве сталей. Там сплав помогает нейтрализовать примесь серы, портящую свойства металла.

В манганине ферромарганец дает небольшую прибавку к твердости, магнитным свойствам. Однако, электросопротивление чуть падает. Между тем, именно оно ценится в сплаве, именно оно нужно. Зачем? Ответ – в следующей главе.

Применение манганина

Применение сплава манганина со стабильным, не меняющимся во времени показателем сопротивления, очевидно? Физики, наверняка, догадались, что материал нужен в электроизмерительных приборах.

Их 7 классов. В каждом от аппаратов ждут точных показателей. Для этого элементы техники не должны отзываться на изменения электрического тока, температур.

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Манганин выручает в приборах для измерения напряжений, а это гальванометры, вольтомметры и милливольтметры. Пригождается сплав на основе меди и в аппаратах, замеряющих силу тока, то есть, миллиамперметрах, просто амперметрах и гальванометрах.

Третий класс приборов, в которых пригождается манганин, — измерители мощности. К ним относят ваттметры. В электрических счетчиках, подсчитывающих энергию, сплав №3 тоже есть.

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

К пятой категории приборов относятся фазометры. Они замеряют фазы углы сдвига. В шестой класс включены частометры, нужные для отслеживания частоты тока. Осталось указать омметры для измерения сопротивлений. В них манганит тоже встречается.

Если вспомнить не общие названия классов приборов, а конкретные позиции, манганин идет на шунты, датчики, резисторы и катушки сопротивления. Однако, используя технику с манганином, стоит учитывать, что сплав №3 подвержен коррозии.

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Иначе говоря, поверхность проволоки и прочих деталей разрушается при контакте с кислородом, водой. Появляется так называемая ржавчина. Ее, кстати, нет на серебряном манганине. На нем возможна лишь патина – оксидная пленка, затемняющая сплав.

Производство манганина

Манганин производят твердым, либо мягким. Из названия понятно, что последний вариант сплава пластичнее первого. Соответственно, твердый манганин подходит для каркасов, а мягкий – для внутреннего наполнения.

Производя сплав, инженеры, как правило, опираются на ГОСТ. Его номер – 492-2006. «Как правило» сказано, поскольку указанный ГОСТ действует для самой востребованной марки манганина – МНМц3-12.

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Ее производит большинство металлургических заводов, в том числе, и отечественных. Возьмем, к примеру, «Уралпромкат». Здесь из манганина делают круглую проволоку холодной протяжки.

Есть изолированные образцы и катушки без изоляции. Но, на других заводах, порой, выпускают и слитки, а так же, медно-никелевую фольгу. Узнаем ценники.

Цена манганина

Цена на катушки с проволокой зависит от ее толщины, марки манганина и количества намотки. За один метр, в среднем, дают от 80-ти до 230-ти рублей. Рулоны с фольгой, в основном, стоят в районе 2 000 рублей за килограмм.

Слитки манганина оценивают примерно в 600 рублей за 1 000 граммов. Но, это розничные запросы. Оптовики закупаются с солидными скидками, зачастую, это до 50% от розничной стоимости.

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

При индивидуальных заказах, нередко, возможно изменение формы выпуска сплава. Так, на том же «Уралпромкате» предлагают изготовить вместо круглой шестиугольную, или квадратную проволоку.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/chto-takoe-manganin-opisanie-svojstva-primenenie-i-cena-manganina/

Манганин. Применение манганина

Что собой представляет манганин? Это сплав, основой которого является медь, т.е. ее содержание составляет до 85%. Также в манганине имеется 2,5-3,5% никеля и 10-13% марганца. Иногда для удешевления стоимости материала вместо последнего элемента в сплав вводят ферромарганец. А это означает, что добавляют некоторую долю железа, которая минимально изменяет свойства манганина.

Также в сплаве может присутствовать незначительное количество других примесей. К примеру, 1,5 % кобальта, который не меняет свойства материала. Собственно указанным металлом можно полностью заменить никель, но это значительно повысит стоимость манганина, поэтому такой сплав не слишком популярен.

Свойства манганина

После термической обработки сплав фиксирует показатели электрического сопротивления. Очень ценным качество манганина является то, что он изначально состарен, т.е. не подвержен внутренней деформации.

Некоторые показатели манганина:

  • плотность – 8000 кг/см3;
  • удельное электрическое сопротивление 450 Ом/м.

Серебряный манганин

Если медь в сплаве заменить аргентумом, то получится серебряный манганин белесого цвета, имеющий те же свойства, но значительно более дорогостоящий.

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Применение манганина

Ферромарганец добавляет манганину твердости и увеличивает магнитные свойства. При этом незначительно уменьшается электросопротивление, но именно оно наиболее ценится в сплаве.

Поскольку показатели сопротивления манганина со временем остаются неизменными, его используют в электроизмерительных приборах. Элементы таких аппаратов не должны реагировать на колебания температуры либо тока.

Из манганина изготавливают элементы вольтомметров, гальванометров, милливольтметров, гальванометров, амперметров, миллиамперметров, ваттметров, электрических счетчиков, фазометров, частометров, омметров. Также сплав широко применяют в производстве шунтов, резисторов, датчиков, катушек сопротивления.

При этом необходимо учитывать, что медный манганин подвержен коррозии, в отличие от серебряного, у которого появляется только оксидная пленка.

Манганин МНМц3-12

Сплав производят мягким или же твердым. Первый вариант манганина более пластичен. Твердый материал наиболее подходит для изготовления каркасов, а мягкий для внутреннего наполнения.

Наиболее востребованной маркой манганина является МНМц3-12. Из него производят манганиновую проволоку, мангониновые слитки, фольгу.

Продажа цветных металлов в Москве — Метаторг. Тел: +7 (495) 507 28 79

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Источник: http://meta-torg.ru/manganin.html

Манганин — Слесарное дело

Манганин: удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Манганин (Cu84Ni4Mn12) – это фирменное название сплава меди, марганца и никеля. В зависимости от марки этот сплав может содержать 2,5-3,5 % никеля и кобальта (Co Ni), 11,5-13,5 % марганца (Mn) и около 85 % меди (Cu).

Манганин представляет собой реостатный сплав со средним значением удельного электрического сопротивления около 4,3 ∙ 10−7 Ом ∙ м) и низким коэффициентом линейного теплового расширения (слабой зависимостью электрического сопротивления от температуры) (α = 0,02 ∙ 10−3 K−1).

Правда, кривая зависимости сопротивления от температуры не такая пологая, как для константана, да и коррозионная стойкость тоже ниже, чем у константана. До сих пор ведутся споры о том, кто открыл этот сплав, американец Эдвард Вестон в 1888 году или немцы Карл Фойзнер и Стефан Линдек в 1889 либо 1892 году.

Тем не менее, в 1903 году манганин был зарегистрирован как торговый знак германского металлургического завода «Изабелленхютте Хойслер» (Isabellenhütte Heusler).

Данный сплав часто применяется для изготовления электрических приборов, шунтов, измерительных мостовых схем, эталонных сопротивлений. Кроме того, благодаря низкому сопротивлению в диапазоне комнатных температур, манганин используется в качестве вспомогательного материала при изготовлении высокоточных резисторов.

Этот сплав применяется для получения твердых (ПМТ = проволока манганиновая твердая) и мягких (ПММ = проволока манганиновая мягкая) сортов проволоки различного диаметра, а также металлической ленты разной ширины и толщины. Помимо этого, из манганина производятся твердый и мягкий обмоточный провод с эмалевой изоляцией, провод с изоляцией из натурального шелка, провод сопротивления со слоем шелка и эмалевой изоляцией.

Преимущество манганина по сравнению с константаном состоит в его низкой термической ЭДС (0,9 мВ — 1 мВ/°C) во время контакта с медью.

Однако в отличие от константана манганин не стоек к коррозии в атмосфере, содержащей пару аммиак-кислота, и весьма чувствителен к изменениям влажности воздуха.

Для стабилизации электрических свойств сплава изделия из него подвергаются термообработке в вакууме при температуре 4006 °C и длительному последующему выдерживанию при комнатной температуре.

Кроме того, одновременно обеспечивается однородность манганина. Допустимая максимальная рабочая температура изделий из стабилизированных легированных сортов стали составляет от 60 °C до 80 °C, а из стабилизированного манганина – 200 °C.

При превышении этих температур происходят необратимые процессы.

Для манганина свойственно сопротивление физическому изменению с течением времени. Это объясняется тем, что механические напряжения в витках обмотки из этого материала постепенно приводят к изменению в структуре сплава и смещению молекул.

Благодаря слабой зависимости сопротивления от температуры, манганин часто применяется в качестве реохорда.

В физике низких температур проволоки из этого сплава, благодаря их низкой теплопроводности, используются в качестве измерительных линий в криостатах.

Поскольку они обладают относительно высоким электрическим сопротивлением (для проволоки типовых диаметров: 100 Ом/м), при измерении небольших сопротивлений применяется четрырехпроводная схема измерения.

Источник: http://slesario.ru/metalli-i-splavi/manganin.html

Металлы высокого сопротивления. Манганин

Материалами высокого сопротивления являются металлические сплавы, образующие твердые растворы, некоторые оксиды, силициды и карбиды, а также чистые металлы в очень тонких слоях.

Читайте также:  Нормализация стали 45: описание процесса, режимы, температура

Материалы высокого сопротивления должны быть высокостабильными, иметь удельное сопротивление не менее 0,3 мкОм*м, малую термо-ЭДС относительно меди. Сплав, содержащий в себе около 84% меди, 13% марганца и 3% никеля, является манганином.

Он получил широкое распространение в электротехнике, в виду того, что из него изготавливают манганиновую проволоку, главное достоинство которой заключается в том, что электропроводность этого изделия практически не меняется с температурой.

Помимо проволоки из сплава производят мостовые схемы, шунты, электроизмерительные приборы и образцовые сопротивления; различные провода (обмоточные с эмалевой изоляцией, провода со слоем натурального

шелка и эмалевой изоляцией, изолированные провода из натурального шелка); ленты с толщиной до 0,08 мм и шириной до 270 мм. Манганин, свойства которого заслуживают самого пристального внимания, применяют очень широко. Основное его преимущество заключается в том, что он имеет малую термо-ЭДС, в отличие от изделий из константана.

И может эксплуатироваться при температуре до 300 градусов Цельсия. Однако, константан более устойчив к коррозии в аммиачной и кислотной атмосфере и не так явно реагирует на изменение влажности воздуха. Стоит подчеркнуть и то, что зачастую изделия из манганина подвергают термообработке.

Это позволяет существенно увеличить их однородность и стабилизировать свойства. Такая процедура начинается с помещения изделий из манганина в вакуум при определенной температуре и заканчивается длительной выдержкой при комнатной температуре, что способствует медленному остыванию.

Манганин свойства свои сохраняет, если с нестабилизированными сортами сплава работают при температуре 60-80 градусов Цельсия, а со стабилизированными – до 200 градусов. В случае превышения этих показателей – начинаются необратимые процессы, и свойства сплава утрачиваются. С течением времени сопротивление манганина может изменяться.

На это влияет механическое напряжение, которое создается при намотке проволоки. Поскольку оно ведет к перегруппировке молекул и изменению структуры сплава.

28) Константан — это медно-никелевый сплав, который содержит 44% никеля и от 0.5 до 2% марганца.

Удельное электросопротивление константана на уровне 0,49 мкОм∙м практически не зависит от колебаний температур в диапазоне эксплуатации. Другими словами, он обладает очень низким температурным коэффициентом элетросопротивления.

Константан легко поддается сварке и пайке. За счет высокой пластичности он легко поддается деформации. После

подходящей термообработки константан образует прочные окисные пленки с хорошими электроизоляционными свойствами, что в огромной степени делает излишними дорогостоящие операции по нанесению оплетки на проволоку или ее покрытие лаком. Константан обладает высоким электросопротивлением, а также значительной коррозионной стойкостью в относительно агрессивной атмосфере, во многом благодаря содержанию никеля. Константан обладает

великолепной коррозионной стойкостью. В холодном состоянии константан практически не подвержен воздействию низкоконцентрированных кислот.

Кислотные пары, особенно соляной кислоты, немного воздействуют на данный сплав. Константан демонстрирует великолепную стойкость к средам, содержащим пары аммиака.

Константан в виде проволоки и ленты обладает хорошими свойствами для намотки, изгиба, штамповки и вытяжки. Вследствие

того, что структура сплава представляет собой однородный твердый раствор, то не происходит никаких переходных процессов и охрупчивания даже после длительной эксплуатации.

Великолепные технические свойства константана обеспечили его применение как классического материала для производства любого вида резисторов, особенно для сверхточных резисторов, применяемых в измерительных приборах; данный класс резисторов включает в себя резисторы для различных измерителей, шунтирующие резисторы для амперметров, потенциометров, а также производства скользящих, контрольных и других резисторов любого типа и размера. При использовании константана в устройствах, измеряющих низкое напряжение, необходимо принимать во внимание большую термоэлектрическую силу в контакте с медью.

29) Нагревостойкие сплавы используют для изготовления нагревательных элементов. К ним относятся сплавы на основе железа, никеля, хрома и алюминия, называемые нихромами, ферронихромами, фехралями и др.

Высокая нагревостойкость этих сплавов обусловлена образованием на их поверхностях сплошной плотной оксидной пленки, у которой коэффициент линейного расширения близок к ТКЛР сплава. Поэтому образование трещин в оксидной пленке может происходить только при резких сменах температуры. Наличие хрома в этих сплавах придает им высокую нагревостойкость.

Нихромы – это сплавы, содержащие 55-78 % никеля, 15-25 % хрома, 1,5 % марганца и остальное железо. Удельное сопротивление равно 1,0-1,2 мкОм*м. При повышенном содержании железа эти сплавы называют ферронихромами. Нихромы обладают высокой технологичностью, легко протягиваются в тонкую проволоку и легко прокатываются в тонкую ленту.

Это жаростойкие сплавы, из них изготавливают электронагревательные элементы. Фехрали – это жаростойкие сплавы, содержащие в своем составе 12-15 % хрома, 3-5 % алюминия, 0,7 % марганца, 0,6 % никеля, остальное железо. Удельное сопротивление равно 1,2-1,4 мкОм*м. Эти сплавы менее технологичны, более твердые и хрупкие, чем нихромы.

Поэтому из них получают проволоку и ленты с поперечным сечением большим, чем из нихромов. Они намного дешевле и более доступны, чем нихромы, так как алюминий дешевле и доступнее, чем никель. Эти сплавы отличаются высокой стойкостью к химическому разрушению под действием различных газообразных сред при высоких температурах.

30) Материалы для подвижных контактов. Скользящие контакты Материалы для подвижных контактов в процессе эксплуатации подвергаются электрической эрозии, свариванию, коррозии и механическому износу. Интенсивность эрозии, сваривания и коррозии зависят в первую очередь от природы материала, силы

контактного нажатия и величины разрываемого тока. Скользящие контакты нужны для перехода электрического тока от неподвижной части ЭТ устройства к подвижной, например в реостатах – от обмотки к двигателю, в электрических машинах – от щеток к коллектору, у электрифицированного транспорта – от контактного провода к токосъемнику и т. д.

Основные недостатки этих контактов – механический износ, возможность дугообразования, а также электрическая эрозия и коррозия контактирующих поверхностей. Электрическая эрозия – это разрушение контактных материалов, связанное с расплавлением и переносом металла в газообразном и жидком состояниях с одной контактирующей поверхности на другую под действием электрических разрядов.

Дугообразование характеризуется минимальными значениями тока и напряжения, при которых возникает дуговой разряд. Сваривание контактных материалов происходит под действием высоких значений температуры и силы контактного нажатия и может приводить к деформированию контактирующих поверхностей с частичным расплавлением или даже к потере способности их к размыканию.

Коррозия – это химическое взаимодействие контактных материалов с окружающей средой, в результате которого на их поверхности образуются оксидные, сульфидные, карбонатные и другие пленки с низкой удельной электропроводностью. Механический износ происходит в результате удара контактных поверхностей и последующего нажатия, а также их трения друг о друга. Материалы для скользящих контактов.

Материалы для скользящих контактов должны обладать низкими значениями удельного сопротивления

и падения напряжения на контактах, высокими значениями минимального тока и напряжения дугообразования, высокой стойкостью к стиранию,

электрической эрозии и коррозии. Скользящие контакты можно разделить на металлические и ЭТ угольные. К металлическим скользящим контактам

относят коллекторные пластины электрических машин, которые изготавливают из твердой меди или бронзы. Металлические скользящие контакты имеют наиболее высокую стойкость к стиранию в паре с ЭТ угольными материалами.

ЭТ угольные материалы обладают достаточно высокой электро- и теплопроводностью, очень низким коэффициентом трения, большим напряжением дугообразования, высокой химической стойкостью, многие из них – высокой нагревостойкостью.

Эти материалы широко используют для изготовления угольных электродов различного применения, щеток для электрических машин и автотрансформаторов.

31) Разрывные контакты обеспечивают периодическое замыкание и размыкание электрической цепи. Например, в различных типах реле, выключателей, контакторов, электромеханических преобразователей и др.

Основными сложностями при работе этих контактов является возможность дугообразования, что может привести к свариванию контактирующих поверхностей, вызвать их электрическую эрозию и коррозию, а также механический износ. Материалы для разрывных контактов. Разрывные контакты по величине коммутируемого тока подразделяют на слаботочные и сильноточные.

Для изготовления слаботочных разрывных контактов используют благородные и тугоплавкие металлы. Из благородных металлов используют серебро, золото, платину и различные сплавы на их основе. Из тугоплавких металлов применяют вольфрам и молибден. Для изготовления разрывных контактов также широко используют медь, сплавы и биметаллы на ее основе.

В производстве сильноточных разрывных контактов широко применяют композиционные материалы, представляющие собой смесь двух фаз, одна из которых обеспечивает высокую электро- и теплопроводность контактов, другая – в виде тугоплавких включений придает контактам стойкость к механическому износу, электрической эрозии и свариванию.

Для изготовления сильноточных разрывных контактов, эксплуатируемых при повышенных напряжениях и контактных давлениях, используют также твердую медь, что существенно удешевляет ЭТ устройства.

32) основные технологии пайки металлов.

Классификация припоев Пайка — сложный физико-химический процесс получения соединения в результате взаимодействия твердого паяемого и жидкого присадочного металла (припоя). Технология пайки.

Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов: 1) Предварительная подготовка паяемых соединений; 2) Нагрев соединяемых деталей до температуры ниже температуры плавления паяемых деталей; 3) Удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с помощью флюса; 4) Введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски припоя; 5) Взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;

  • 6) Кристаллизация жидкой формы припоя, находящейся между спаевыми деталями.
  • Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы. В качестве припоя используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной

температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале температур). Разница между температурами начала плавления и полного расплавления называется интервалом кристаллизации. Припоями называются металлы и их сплавы, применяемые для пайки и имеющие температуры плавления паяемых металлов.

Припои — должны обладать следующими специфическими свойствами, без которых невозможно получение надежного соединения: 1) температура плавления припоя обязательно должна быть ниже температуры плавления паяемых металлов; 2) расплавленный припой должен хорошо смачивать паяемый металл и легко растекаться по его поверхности; 3) в расплавленном состоянии припой должен обладать высокой жидкотекучестью, необходимой для хорошего заполнения шва; 4) прочность и пластичность припоя должны быть достаточно высокими; 5) в паре с паяемыми металлами припой должен быть коррозионно-устойчивым; 6) коэффициент термического расширения припоя не должен резко отличаться от коэффициента расширения металла основы; 7) припои, применяемые для паяния токопроводящих изделий, должны иметь высокую электропроводность;

8) металлы, входящие в состав припоя, не должны быть дефицитными и чрезмерно дорогими.

Припои обычно делят на два класса: мягкие (главным образом на оловянной и свинцовой основах) и твердые (преимущественно на медной и серебряной основах). Мягкими припоями называются легкоплавкие припои с температурой плавления ниже 400°.

Эти припои имеют малую механическую прочность; предел прочности при растяжении обычно не превышает 5—7 кг/мм2. Пайка мягкими припоями может применяться почти для всех металлов в разнообразных сочетаниях, в том числе и для таких легкоплавких, как цинк, свинец, олово и их сплавы.

Читайте также:  Задняя бабка токарного станка: устройство, назначение, ремонт

Наиболее употребительные мягкие припои обычно

содержат значительное количество олова. Мягкие припои в основном являются оловянно-свинцовыми. Если в припое содержится 1 – 5 % сурьмы, то они называются сурьмянистыми, менее 1% — малосурьмянистыми. Также в состав припоев могут входить висмут, кадмий, индий.

Свинец, сурьма, висмут и кадмий токсичны, особенно токсичен кадмий! Температуры плавления чистых металлов: свинец (Pb) — 327° С, олово (Sn) — 232° С, сурьма (Sb) — 631° C, висмут (Bi) – 273° С, кадмий (Cd) — 321° С, индий (In) — 153°.

Припои оловянно-свинцовые (ПОС) имеют температуру плавления от 190 до 290° С. Наиболее распространенный из мягких припоев — ПОС-61 (61 % олова, остальное — свинец), температура плавления 190 С, удельное сопротивление 139 мкОм*м; При твердой пайке рабочая температура выше 450°.

Соединения твердой пайкой обладают большей прочностью, тугоплавкостью, а при использовании медного припоя — и ковкостью.

33) Под низкотемпературной пайкой понимается совокупность способов соединения металлических поверхностей за счет нагревания до определенной температуры с использованием сплавов, отличных от спаиваемых металлов и имеющих более низкую точку плавления.

После охлаждения, паяльный шов в твердом состоянии приобретает требуемые характеристики — механическую прочность, стойкость к воздействию внешней среды, усадочные напряжения и т.д.

Сплав, применяемый для соединения спаиваемых поверхностей при низкотемпературной пайке, должен иметь точку плавления ниже 450ºC. Практически любая пайка предполагает применение флюсов.

Флюсы предохраняют металл и припой от окисления, растворяют оксиды, которые образуются при пайке, флюсы способствуют смачиванию металла припоем. При низкотемпературной пайке наиболее распространенным флюсом является канифоль.

Используются также флюсы, содержащие хлориды металлов, чаще других хлористый цинк и хлористый аммоний. Для низкотемпературной пайки широко используются свинцово-оловянистые припои, обладающие высокими технологическими свойствами и обеспечивающие высокую прочность и коррозионную стойкость соединения.

34) Высокотемпературная пайка – это процесс соединения двух деталей при помощи тепла и присадочного материала, который плавится при температуре выше 450º С и ниже точки плавления соединяемых деталей. Практически любая пайка предполагает применение флюсов.

Флюсы предохраняют металл и припой от окисления, растворяют оксиды, которые образуются при пайке, флюсы способствуют смачиванию металла припоем. При высокотемпературной пайке черных и цветных металлов обычно применяют флюсы на основе Тетрабората натрия (Бура). Для высокотемпературной пайки применяются припои на основе меди и серебра и ряда других металлов.

Они дают большую прочность паяному шву и высокую допустимую температуру для теплоносителя.



Источник: https://infopedia.su/2xac15.html

10. Материалы высокого сопротивления: манганин и константан, их особенности и применение. Нихром и фехраль, их особенности и применение. Резистивные материалы

Основными
свойствами материалов с высоким удельным
сопротивлением являются: 1) высокое ⍴
2)низкий αT
3)предельная
температура, при которой нагревательный
элемент может длительно работать на
воздухе без изменения свойств.

Манганин
— медь, Mn, Fe и Al.

Достоинства: 1)малый αT,
что необходимо для обеспечения постоянства
сопротивлений в измерительных приборах
(Cu- αT=0,004,
манганин- αT=0,00005)
2)в паре с медью не развивает ЭДС, что
снижает погрешность при точных измерениях.
Манганин применяется для изготовления
образцовых сопротивлений в
электронно-измерительной технике.
Манганиновая проволока выпускается с
эмалевой шёлковой изоляцией.

Константан

это сплав из меди и никеля.

Он обладает
следующими свойствами: 1) αT
ещё
меньше, чем у манганина, αT­=0,000005
2)в паре с медью развивает большую ЭДС,
что не позволяет его использовать в
точных сопротивлениях и измерительных
приборах.

В связи с этим, константан
применяют для изготовления термопар и
реостатов. На поверхности константана
и проволоки образуется плотная оксидная
плёнка, которую используют в качестве
естественной изоляции между витками в
реостатах.

Нихром
и фехраль

— жаростойкие материалы, применяемые в
электронагревательных приборах и печах,
где необходимы длительные работы при
температуре выше 10000С.
Нихром — Ni(80%) и Cr(15%)+Титан
и Fe. Фехраль — Cr(27%)+Ni(0?6%)+Fe(72,4%).

В
процессе работы на поверхности проволоки
образуется защитная оксидная плёнка,
которая предохраняет материал от
дальнейшего окисления и разрушения.

Для повышения длительности работы
электронагревательных элементов спираль
помещают в трубку из металла, а пространство
между проволокой и трубкой заполняют
диэлектриком с высокой теплопроводностью
MgO.

Трубку протягивают через отверстие,
внешний диаметр уменьшается, диэлектрик
уплотняется, образуя прочную изоляцию
проводника высокого сопротивления.
Таким методом изготавливают нагревательные
элементы бытовых приборов.

11. Материалы и сплавы различного назначения: копель, алюмель и хромель. Их применение. Мягкие и твёрждые припои. Флюсы. Контактолы. Назначение и применение

12. Материалы для подвижных контактов. Требования к ним

По
форме контакты бывают точечные, линейные
и поверхностные. Наиболее ответственными
являются разрывные скользящие контакты,
служащие для периодического замыкания
и размыкания цепей.

Требования
к контактным материалам: 1)высокая
надёжность, что обеспечивается а)малым
электрическим сопротивлением контакта
в замкнутом состоянии б)исключением
обгорания контактных поверхностей, а
также приваривание под действием
электрической дуги.

2)Большая механическая
прочность, что обеспечивается устойчивостью
против коррозии и аррозии и высокой
температурой плавления материала. Этим
требованиям наиболее удовлетворяют
серебро, золото, платина, палладий и их
сплавы, а также вольфрам и медь.

Источник: https://studfile.net/preview/7010444/page:4/

Манганин

Мангани́н — прецизионный сплав на основе меди (Cu) (около 85 %) с добавкой марганца (Mn) (11,5—13,5 %) и никеля (Ni) (2,5—3,5 %).

Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления (ТКС) в диапазоне комнатных температур.

История

Единого мнения у историков науки о первооткрывателе сплава не существует.

В англоязычной литературе сообщается[2], что манганин впервые был получен американским изобретателем Эдвардом Вестоном обнаружившим отрицательный ТКС изобретённого в Германии сплава под названием константан и на основе этого изучения изобрёл манганин.

На химический состав и как на материал для резисторов точных электроизмерительных приборов, сопротивление резисторов которых почти не зависит от температуры изобретатель получил патент в 1888 г.

[3] В патенте описан сплав, содержащий 70 % меди и 30 % марганца (который для снижения стоимости предлагается заменить ферромарганцем).

Изобретатель назвал его «Сплав № 3», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Манганин»[4] под которым он получил широкую известность.

В немецкоязычной и отечественной литературе господствует[5][6] утверждение о приоритете в изобретении сплава германских учёных и производителей. По этой версии манганин был получен в 1889[7][6] или в 1892[8] году сотрудниками Имперского физико-технического института (нем.) Карлом Фойзнером (нем.

) и Стефаном Линдеком (нем.) проводивших исследования в сотрудничестве с компанией Isabellenhütte Heusler. Права на торговую марку MANGANIN® были переданы Isabellenhütte Heusler.

В некоторых источниках[9] указывается, что Фойзнер и Линдек опирались в своей работе на результаты Вестона, но во многих источниках подобные упоминания отсутствуют.

Применение

Широко применяется в измерительной технике для изготовления добавочных резисторов и шунтов (в составе электроизмерительных приборов или виде самостоятельных изделий). Из манганина изготавливают меры электрического сопротивления — например, магазины сопротивлений.

Существенное преимущество манганина в этих применениях перед константаном — манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ/К), поэтому в приборах высокого класса точности, или приборах, предназначенных для измерения очень малых напряжений применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к изменению влажности воздуха.

Практически нулевое значение ТКС манганин сохраняет до температур 70—80 °C.

Для снижения ТКС и снижения изменения удельного электрического сопротивления во времени манганиновую проволоку подвергают отжигу при температурах 550—600 °C в вакууме с последующим медленным охлаждением.

Такая проволока может сохранять свои электрические свойства при температурах до 200 °C[10]. Изготовленные резисторы иногда дополнительно отжигаются при температуре 200 °C[11].

Разновидности

Существует несколько разновидностей манганина, например, следующие[12]:

Массовое содержаниекомпонентов, % Макс. рабочаятемпература, °C Удельное сопротивление,10-8 Ом·м ТКС, 10-5 К-1
86 Cu, 12 Mn, 2 Ni 300 43 1 ÷ 2
85 Cu, 2 Mn 300 51 0,8
84 Cu, 13 Mn, 2 Al 400 50 -0,2 ÷ -2
85 Cu, 9,5 Mn, 5,5 Al 400 45 1 ÷ 3

Также существуют так называемые «серебряные манганины», — сплавы с улучшенными электрическими свойствами на основе серебра вместо меди, с добавлением марганца (до 17 %), олова (до 7 %) и других химических элементов[13].

См. также

Источник: https://b2b.partcommunity.com/community/knowledge/ru/detail/2491/faqs

Сплавы с особыми свойствами — Прецизионные сплавы

Прецизионные сплавы (от франц.

precision — точность), металлические сплавы с особыми физическими свойствами (магнитными, электрическими, тепловыми, упругими) или редким сочетанием физических, физико-химических и механических свойств, уровень которых в значительной степени обусловлен точностью химического состава, отсутствием вредных примесей, соответствующей структурой сплава. Большинство Прецизионные сплавы создано на основе Fe, Ni, Со, Cu, Nb. К Прецизионные сплавы относится ряд сплавов с аномалией свойств, среди которых особое место занимают сплавы с очень малым изменением физических параметров при изменении температуры, магнитного, электрического поля, механических нагрузок (например, инвар, элинвар, манганин, константан, перминвар). Важное практическое значение имеют и сплавы, характеризующиеся, наоборот, весьма большим изменением физических параметров при изменении внешних условий (например, пермаллой, алюмель, хромель, копель, магнитострикционные материалы, пружинные сплавы, термобиметаллы).

Прецизионные сплавы — незаменимые материалы при изготовлении узлов особо чувствительных приборов и установок, уникальной экспериментальной и малогабаритной аппаратуры, различного рода датчиков, преобразователей энергии.

Они применяются также в бытовой технике, например в телевизорах, радиоприёмниках, часах и т.д. Прецизионные сплавы являются основой прогресса точного приборостроения, автоматики и др.

отраслей техники; изготовляются преимущественно в виде тонкой ленты и проволоки, а также в виде поковок, листов, прутков, полиметаллической проволоки и ленты, монокристаллов.

Для достижения наивысшего уровня свойств Прецизионные сплавы необходимы, как правило, особые способы выплавки, деформирования, специальные режимы термической обработки, качественная отделка поверхности. Прецизионные сплавы требуют высокой культуры эксплуатации.

Инвар

Инвар (от лат. invariabilis — неизменный) сплав на основе железа; содержит 36% никеля. Впервые получен во Франции в 1896 Ш. Гильомом. Инвар имеет малый коэффициент теплового расширения (1,5×10-6 1/°С при температуре от — 80 до 100°C). Малое тепловое расширение Инвар объясняется тем, что магнитострикционное уменьшение объема при нагреве компенсируеттепловое расширение.

Читайте также:  Карта технологического процесса сварки: оформление, назначение

Инвар используется для изготовления геодезических проволок и лент, линеек, деталей измерительных и контрольных приборов и др. Температура плавления Инвар 1430 °С, предел прочности около 490 Мн/м2 (49 кгс/мм2). Для повышения прочности Инвар подвергают холодной пластической деформации с последующей низкотемпературной термообработкой.

После полировки сплав приобретает стойкость против коррозии в атмосферных условиях; на изделия из сплава, предназначенные для работы в агрессивных средах, наносят защитные покрытия.

Разновидностями Инвар являются сплавы с особо низким коэффициентом теплового расширения (менее 1×10-6 1/°С) — суперинвар, содержащий 64% железа, 32% никеля и 4% кобальта, и нержавеющий Инвар, содержащий 54% кобальта, 37% железа и 9% хрома.

Элинвар

Элинвар (от греч. elastos — эластичный, упругий и лат. invariabilis — неизменный), общее название группы сплавов на железоникелевой основе, упругие свойства которых мало зависят от температуры.

Первоначально был известен бинарный сплав типа Элинвар, содержащий 45% Ni (остальное Fe), затем разработаны Элинвар, легированные Cr, Mo, W. Физическая природа аномалии упругих свойств Элинвар — магнитная, поэтому выше Кюри точки аномалия пропадает.

Основные причины аномалии: уменьшение сил связи в кристаллической решётке при переходе её в магнитное состояние и изменение магнитной доменной структуры при деформации решётки. Доменную структуру закрепляют с помощью дисперсионного твердения, для чего в сплав вводят один из элементов: Ti, Al, Nb или Be.

Элинвар применяют для изготовления часовых волосков, ультразвуковых линий задержек, резонаторов электромеханических фильтров, мембран, пружин и других деталей, от которых требуются упругие свойства, не зависящие от температуры.

Манганин

Манганин, сплав на основе меди с добавкой марганца (11,5—13,5 %) и никеля (2,5—3,5 %), характеризующийся чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур. Впервые предложен в Германии в 1889.

Удельное электрическое сопротивление Манганин при 20 °С 0,47 мкОм·м, температурный коэффициент электрического сопротивления в интервале температур 15—35 °С 2×10-6 1/°С (после специальной термической обработки — стабилизирующего отжига), tпл 960° С. Из Манганин изготовляют эталонные сопротивления и элементы измерительных приборов.

Существенное преимущество Манганин перед константаном заключается в том, что Манганин обладает очень малой термоэдс в паре с медью (не более 1 мкв/1 °С), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только Манганин В то же время Манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха. К Манганин относят также некоторые сплавы на основе серебра с добавками марганца (до 17 %), олова (до 7 %) и других элементов (так называемые серебряные Манганин).

Константан

Константан (от лат. constans, родительный падеж constantis — постоянный, неизменный), медно-никелевый сплав, характеризующийся слабой зависимостью электрического сопротивления от температуры. Выпускаемый в России Константан содержит 39—41% никеля, 1—2% марганца, остальное — медь.

Удельное электрическое сопротивление Константан при 20°С >> 0,48 мком×м, температурный коэффициент электрического сопротивления после специально термической обработки (стабилизирующий отжиг) составляет около 2×10-6 1/К. температура плавления 1260°С. Константан применяется в электротехнике для изготовления реостатов, элементов измерительных приборов и др.

Недостаток Константан— большая термоэлектродвижущая сила (около 39 мкв/К) в контакте с медью. Поэтому Константан редко используется в приборах высокого класса точности — случайный нагрев клемм контакта приводит к появлению в электрической цепи тока, искажающего показания прибора. Обычно в наиболее ответственных случаях применяется манганин.

С медью или железом Константан образует термопару, пригодную для измерения температур до 500° С.

Перминвар

Перминвар [англ. perminvar, от perm (eability) — проницаемость и invar (iable) — неизменяемый], общее название группы сплавов никеля с железом и кобальтом (иногда с добавками молибдена и хрома), характеризующихся малой зависимостью магнитной проницаемости m от напряжённости поля. Относится к магнитно-мягким материалам. Разработан в США в конце 20-х гг.

20 в. Типичный Перминвар содержит 45% Ni, 30% Fe, 25% Co и имеет m = 400—500, практически не меняющуюся в области полей от 0 до 0,5—1,0 а/см. Уровень m и область её относительного постоянства можно существенно увеличить специальной термической обработкой, проводимой при наложении магнитного поля.

Перминвар, содержащий примерно 47% Ni, 30% Fe, 23% Со, после такой обработки имеет m ~ 1000, при этом её изменения в области полей от 0 до 8 а/см не превосходят 10—15%; намагниченность насыщения сплава 1,5 тл;точка Кюри 600 °С.

Перминвар используются в радиоэлектронике и технике связи для изготовления высокостабильных сердечников трансформаторов и дросселей с минимальными искажениями преобразуемого сигнала.

Пермаллой

Пермаллой [англ. permalloy, от perm (eability) — проницаемость и alloy— сплав], общее название группы сплавов никеля с железом, характеризующихся высокой магнитной проницаемостью m, малой коэрцитивной силой Hc и малыми потерями на гистерезис. Относятся к магнитно-мягким материалам.

Первые сведения о Пермаллой появились в США после 1-й мировой войны 1914—18; в промышленности Пермаллой начали применяться в 20-х гг. Различают 2 основные группы Пермаллой: низконикелевые (40—50% Ni; типичный представитель — перменорм) и высоконикелевые (70—83% Ni).

В формировании структуры, обусловливающей высокие магнитные свойства Пермаллой, важную роль играют условия термической обработки, которую проводят в вакууме либо в среде водорода, иногда — при наложении магнитного поля.

Для достижения высокой m и низкой Hc высоконикелевые Пермаллой подвергают резкому охлаждению (30—80 °С/сек) с 600 °С, что связано с затормаживанием структурных превращений, приводящих к ухудшению магнитных свойств.

Для уменьшения скорости охлаждения и повышения электросопротивления высоконикелевые Пермаллой обычно легируют Mo, Cr, Cu, Si и др. элементами.

Типичный представитель высоконикелевых Пермаллой—молибденовый Пермаллой—содержит примерно 79% Ni, 17% Fe, 4% Mo и характеризуется начальной ma3 22 000, максимальной mmax 150000, HC 0,012 а/см,намагниченностью насыщения 0,85 mл,точкой Кюри 400 °С.

В сплаве супермаллой (английское super — превосходный), содержащем примерно 79% Ni, 16% Fe, 5% Mo, благодаря применению чистейших шихтовых материалов и особой тщательности в проведении термической обработки достигается наивысшая среди известных магнитно-мягких материалов m: ma3 100 OQO, mmax3 1 000 000. Сплавы типа Пермаллой производятся в основном в виде лент толщиной 0,003—0,5 мм; используются в радиотехнике, технике связи и др. областях применения слабых токов. Практическое применение в ряде устройств автоматики и вычислительной техники получили также Пермаллой с 65—68% Ni (как правило, легированные 2—3% Mo), характеризующиеся прямоугольной петлей гистерезиса.

Алюмель

Алюмель, сплав, применяемый в пирометрии в качестве отрицательного термоэлектрода термопары хромель-алюмель, а также в виде компенсационных проводов.

Химический состав Алюмель (в %): 1,8—2,5 алюминия; 0,85—2,0 кремния; 1,8—2,2 марганца; остальное — никель и кобальт, причём кобальт присутствует как примесь в никеле, и для обеспечения требуемого значения термоэдс его содержание должно быть в пределах 0,6—1,0%.

Термопарами с Алюмель пользуются для измерений температуры до 1000°С. Свыше 1000°С при длительных выдержках изменение термоэдс становится весьма заметным. Разработаны и применяются сплавы Алюмель, легированные 0,06—0,1% циркония или 0,06% циркония + 0,005—0,03% бора и др.

Легирование Алюмель существенно увеличивает пластичность (при 600—1100°С) и длительную прочность (при 700—900°С), а также повышает стабильность термоэдс при температурах до 1250—1300°С.

Хромель

Хромель [от хром и (ник)ель], сплав никеля с хромом, обладающий благоприятным сочетанием термоэлектрических свойств и жаростойкости. Содержит около 10% Cr, около 1% Со, а также примеси (до 0,2% С и до 0,3% Fe).

Хромель характеризуется достаточно большим и почти прямолинейным изменением термоэдс (ТЭДС) в широком интервале температур. ТЭДС термопары хромель — платина при температурах спаев 1000 и 0 °С — около 33 мв.

Хромель имеет постоянное значение ТЭДС при длительной работе на воздухе в интервале температур 20—1000 °С; при более высокой температуре эксплуатационная надёжность сплава снижается.

Хромель изготовляется в виде проволоки и применяется в паре с алюмелем в качестве положительного термоэлектрода термопары хромель — алюмель, которая используется при измерении температуры. Хромель применяется также в качестве компенсационных проводов. В России выпускают Хромель марок НХ9,5 и НХ9.

Копель

Копель, медно-никелевый сплав, содержащий ~43% Ni и ~0,5% Mn. По химическому составу, физическим и механическим свойствам Копель близок к константану, температура плавления Копель около 1290°С.

Из всех медно никелевых сплавов Копель обладает максимальной термоэлектродвижущей силой в паре с хромелем (около 6,95 мв при 100°С, 49,0 мв при 600°С). Применяется главным образом в пирометрии в качестве отрицательного термоэлектрода термопар при измерении температур до 600°С, э.

также в качестве компенсационных проводов. В России изготовляется Копель марки МНМц 43—0,5.

Ковар

Ковар, сплав на основе железа, содержит 18% Со и 29% Ni. Характеризуется низким коэффициентом теплового расширения [(4,5—5,2)Ч10-6 1/°C — в интервале 20—400 °C], близким к коэффициенту теплового расширения стекла.

Температура плавления Ковар 1450 °C, удельное электрическое сопротивление 0,5мкОм·м, температура Кюри 420 °С. Во влажной среде сплав подвержен коррозии, требует защитных покрытий.

При впайке в стекло Ковар образует прочное вакуумно-плотное сцепление, что используется в электровакуумной технике при изготовлении корпусов и токовыводов различных ламп, приборов.

Платинит

Платинит, биметаллическая проволока, состоящая из железо-никелевого сердечника (58% Fe, 42% Ni), покрытого тонким слоем меди (около 30% от общей массы проволоки).

Платинит имеет коэффициент теплового расширения, близкий к коэффициенту теплового расширения платины (около 9×10-6град-1), и применяется взамен её в качестве токовводов в осветительные лампы и различные электровакуумные приборы для обеспечения герметичного соединения со стеклом.

Платинит иногда называют также железо-никелевый сплав (54% Fe, 46% Ni), используемый в электровакуумной промышленности для соединения с керамикой (в России сплав марки 46H).

Фернико

Фернико [от лат. Fer (rum) – железо, Ni (ccolum) – никель и Co (baltum) – кобальт], сплавы Fe – Ni – Со, имеющие температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), близкий к ТКЛР тугоплавкого стекла. Термин «Ф.» принят для обозначения двух сплавов, выпускаемых фирмами США: фернико-I (аналог сплава Ковар) и фернико-II (31% Ni, 15% Со, остальное Fe).

Фернико-II применяется в спаях со стеклом в узлах электровакуумных приборов, работающих при температурах ниже – 80 °С. По сравнению с фернико-I в сплаве изменено содержание основных компонентов (Ni и Со), что обеспечивает стабильность структуры до – 180 °С.

ТКЛР фернико-II в интервале 20–500 °С составляет 6,5×10-6 °С-1 физико-механические и технологические свойства сплава близки к свойствам фернико-I.

Источник: http://kogavrilov.narod.ru/ss/ss01.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector