חומרים עמידות גבוהה, סגסוגות עמידות גבוהה

ליצירת ריאוסטטים, ייצור נגדים מדויקים, ייצור תנורים חשמליים ומכשירי חימום חשמליים שונים, מוליכים של חומרים בעלי התנגדות גבוהה ונמוכה מקדם התנגדות טמפרטורה.

חומרים אלה בצורת סרטים וחוטים צריכים להיות בעלי התנגדות של 0.42 עד 0.52 אוהם * מ"ר / מ"ר חומרים אלה כוללים סגסוגות המבוססות על ניקל, נחושת, מנגן וכמה מתכות אחרות. כספית ראויה לתשומת לב מיוחדת, מכיוון שלכספית בצורתה הטהורה יש התנגדות של 0.94 אוהם * מ"ר / מ"ר.

המאפיינים האופייניים הנדרשים מסגסוגות על בסיס אינדיבידואלי נקבעות על פי המטרה הספציפית של מכשיר מסוים שבו תשמש סגסוגת זו.

לדוגמה, יצירת נגדים מדויקים דורשת סגסוגות בעלות תרמו-חשמליות נמוכה הנגרמת על ידי מגע של הסגסוגת עם נחושת. ההתנגדות צריכה גם להישאר קבועה לאורך זמן.בתנורים ובתנורי חימום חשמליים, חמצון הסגסוגת אינו מקובל אפילו בטמפרטורות שבין 800 ל-1100 מעלות צלזיוס, כלומר, יש צורך כאן בסגסוגות עמידות בחום.

לכל החומרים הללו יש דבר אחד במשותף - כולם סגסוגות עם התנגדות גבוהה, וזו הסיבה שהסגסוגות הללו נקראות סגסוגות עם התנגדות חשמלית גבוהה. חומרים בעלי התנגדות חשמלית גבוהה בהקשר זה הם פתרונות של מתכות ובעלי מבנה כאוטי, ולכן הם עומדים בדרישות עבור עצמם.

מנגנין

מנגנים משמשים באופן מסורתי לעמידות מדויקת. מנגנים מורכבים מניקל, נחושת ומנגן. נחושת בהרכב - מ 84 ל 86%, מנגן - מ 11 עד 13%, ניקל - מ 2 עד 3%. הפופולרי ביותר מבין המנגנים כיום מכיל 86% נחושת, 12% מנגן ו-2% ניקל.

כדי לייצב מנגנינים מוסיפים להם מעט ברזל, כסף ואלומיניום: אלומיניום - מ-0.2 עד 0.5%, ברזל - מ-0.2 עד 0.5%, כסף - 0.1%. למנגנים יש צבע כתום בהיר אופייני, הצפיפות הממוצעת שלהם היא 8.4 גרם/סמ"ק ונקודת ההיתוך שלהם היא 960 מעלות צלזיוס.

חוט מנגן בקוטר של 0.02 עד 6 מ"מ (או רצועה בעובי 0.09 מ"מ) הוא קשה או רך. לחוט רך מחושל יש חוזק מתיחה של 45 עד 50 ק"ג / מ"מ, התארכות היא מ 10 עד 20%, התנגדות היא מ 0.42 עד 0.52 אוהם * מ"מ / מ'.

מאפיינים של חוט מוצק: חוזק מתיחה מ 50 עד 60 ק"ג / מ"ר, התארכות - מ 5 עד 9%, התנגדות - 0.43 - 0.53 אוהם * מ"ר / מ' מקדם הטמפרטורה של חוטי מנגנין או סרטים משתנה מ 3 * 10-5 עד 5 * 10-5 1 / ° С, ועבור מיוצב - עד 1.5 * 10-5 1 / ° С.

מאפיינים אלו מראים כי תלות הטמפרטורה של ההתנגדות החשמלית של המנגנין אינה משמעותית ביותר, וזהו גורם לטובת קביעות ההתנגדות, החשובה מאוד עבור מכשירי מדידה חשמליים מדויקים. התרמו-EMF הנמוך הוא יתרון נוסף של מנגנין, ובמגע עם יסודות נחושת הוא לא יעלה על 0.000001 וולט למעלה.

על מנת לייצב את המאפיינים החשמליים של חוט המנגנין, הוא מחומם תחת ואקום ל-400 מעלות צלזיוס ונשמר בטמפרטורה זו למשך 1 עד 2 שעות. לאחר מכן החוט נשמר בטמפרטורת החדר למשך זמן רב כדי להשיג אחידות מקובלת של הסגסוגת ולקבל תכונות יציבות.

בתנאי הפעלה רגילים, ניתן להשתמש בחוט כזה בטמפרטורות של עד 200 מעלות צלזיוס - עבור מנגנין מיוצב ועד 60 מעלות צלזיוס - עבור מנגנין לא מיוצב, שכן מנגנין לא מיוצב, כאשר מחומם מ-60 מעלות צלזיוס ומעלה, יעבור שינויים בלתי הפיכים מה שישפיע על תכונותיו... אז עדיף לא לחמם מנגנין לא מיוצב עד 60 מעלות צלזיוס, ויש לראות בטמפרטורה זו כמקסימום המותר.

כיום, התעשייה מייצרת גם תיל מנגן חשוף וגם תיל בבידוד אמייל בעל חוזק גבוה - לייצור סלילים, בבידוד משי ובבידוד מיילר דו שכבתי.

קונסטנטן

קונסטנטן, שלא כמו מנגנין, מכיל יותר ניקל - מ-39 עד 41%, פחות נחושת - 60-65%, פחות מנגן באופן משמעותי - 1-2% - הוא גם סגסוגת נחושת-ניקל. מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות של konstantan מתקרב לאפס - זה היתרון העיקרי של סגסוגת זו.

לקונסטנטן צבע לבן-כסף אופייני, נקודת התכה של 1270 מעלות צלזיוס, צפיפות בממוצע כ-8.9 גרם/סמ"ק.התעשייה מייצרת חוט קבוע בקוטר של 0.02 עד 5 מ"מ.

לחוט הקונסטנטן הרך המחושל חוזק מתיחה של 45 - 65 ק"ג / מ"ר, ההתנגדות שלו היא מ-0.46 עד 0.48 אוהם * מ"ר מ"ר / מ"ר עבור חוט קבוע קשיח: חוזק מתיחה - מ-65 עד 70 ק"ג / מ"ר. מ"מ, התנגדות - מ-0.48 עד 0.52 אוהם * מ"ר מ"ר / מ'. התרמו-חשמליות של konstantan המחוברת לנחושת היא 0.000039 וולט למעלה, מה שמגביל את השימוש בקוסטנטן בייצור נגדים מדויקים ומכשירי מדידה חשמליים.

משמעותי, בהשוואה למנגנין, thermo-EMF מאפשר שימוש בחוט קבוע בצמדים תרמיים (בשילוב עם נחושת) למדידת טמפרטורות של עד 300 מעלות צלזיוס. בטמפרטורות מעל 300 מעלות צלזיוס הנחושת תתחיל להתחמצן, בעוד שיש לציין כי konstantan יתחיל להתחמצן רק ב-500 מעלות צלזיוס.

התעשייה מייצרת גם חוט קבוע ללא בידוד וגם חוט מתפתל עם בידוד אמייל חזק, חוט בבידוד משי דו שכבתי וחוט בבידוד משולב - שכבה אחת של אמייל ושכבה אחת של משי או לאבסאן.

ב-rheostats, שבהם המתח בין סיבובים סמוכים אינו עולה על כמה וולטים, נעשה שימוש בתכונה הבאה של חוט קבוע: אם החוט מחומם ל-900 מעלות צלזיוס למשך מספר שניות ולאחר מכן מקורר באוויר, החוט יכוסה עם סרט תחמוצת אפור כהה. סרט זה יכול לשמש סוג של בידוד, מכיוון שיש לו תכונות דיאלקטריות.

סגסוגות עמידות בחום

בתנורי חימום חשמליים ובתנורי התנגדות, גופי החימום בצורת סרטים וחוטים חייבים להיות מסוגלים לפעול לפרקי זמן ארוכים בטמפרטורות של עד 1200 מעלות צלזיוס.לא נחושת, לא אלומיניום, לא קסטנטין ולא מנגנין מתאימים לכך, כי מ-300 מעלות צלזיוס הם כבר מתחילים להתחמצן חזק, אז סרטי התחמוצת מתאדים והחמצון ממשיך. דרושים כאן חוטים עמידים בחום.

חוטים עמידים בחום בעלי עמידות גבוהה, עמידים גם בפני חמצון בחימום ובעלי מקדם התנגדות טמפרטורה נמוך. זה רק בערך nichrome ופרוניכרומים - סגסוגות בינאריות של ניקל וכרום וסגסוגות טרינריות של ניקל, כרום וברזל.

ישנן גם סגסוגות פטריות וכרומל-טריפל של ברזל, אלומיניום וכרום - הן, בהתאם לאחוז הרכיבים הכלולים בסגסוגת, נבדלות בפרמטרים חשמליים ובהתנגדות לחום. כל אלה הם פתרונות מוצקים של מתכות בעלות מבנה כאוטי.

חימום סגסוגות עמידות חום אלה מוביל להיווצרות על פני השטח שלהן סרט מגן עבה של תחמוצות כרום וניקל, עמיד לטמפרטורות גבוהות עד 1100 מעלות צלזיוס, המגן באופן אמין על סגסוגות אלה מפני תגובה נוספת עם חמצן אטמוספרי. אז הקלטות והחוטים של סגסוגות עמידות חום יכולים לעבוד במשך זמן רב בטמפרטורות גבוהות, אפילו באוויר.

בנוסף למרכיבים העיקריים, סגסוגות כוללות: פחמן - מ-0.06 עד 0.15%, סיליקון - מ-0.5 עד 1.2%, מנגן - מ-0.7 עד 1.5%, זרחן - 0.35%, גופרית - 0.03%.

במקרה זה, זרחן, גופרית ופחמן הם זיהומים מזיקים המגבירים את השבריריות, ולכן תמיד מבקשים לצמצם את התוכן שלהם או להעלים אותם לחלוטין. מנגן וסיליקון תורמים לסילוק חמצון, מסיר חמצן. ניקל, כרום ואלומיניום, במיוחד כרום, עוזרים לספק עמידות לטמפרטורות של עד 1200 מעלות צלזיוס.

רכיבי הסגסוגת משמשים להגברת ההתנגדות ולהקטנת מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות, וזה בדיוק מה שדרוש מסגסוגות אלו. אם הכרום הוא יותר מ-30%, הסגסוגת תתברר כשבירה וקשה. כדי להשיג חוט דק, למשל, בקוטר 20 מיקרון, אין צורך ביותר מ-20% כרום בהרכב הסגסוגת.

דרישות אלה מתקיימות על ידי סגסוגות של המותגים Х20Н80 ו-Х15Н60. הסגסוגות הנותרות מתאימות לייצור רצועות בעובי 0.2 מ"מ וחוטים בקוטר 0.2 מ"מ.

סגסוגות מסוג Fechral - X13104, מכילות ברזל, מה שהופך אותן לזולות יותר, אך לאחר מספר מחזורי חימום הן הופכות לשבירות, לכן במהלך תחזוקה זה לא מקובל לעוות את הספירלות הכרומיות והפקרליות במצב מקורר, למשל, אם אנחנו מדברים על ספירלה הפועלת לאורך זמן במכשיר החימום. לתיקון, רק ספירלה מחוממת ל-300-400 מעלות צלזיוס צריכה להיות מסובבת או שחבורה. באופן כללי, fechral יכול לפעול בטמפרטורות של עד 850 מעלות צלזיוס, וכרומלי - עד 1200 מעלות צלזיוס.

גופי חימום Nichrome, בתורם, מיועדים לפעולה רציפה בטמפרטורות של עד 1100 מעלות צלזיוס במצבים נייחים, מעט דינמיים, בעוד שהם לא יאבדו חוזק או פלסטיות. אבל אם המצב הוא דינמי בצורה חדה, כלומר, הטמפרטורה תשתנה באופן דרמטי פעמים רבות, עם הפעלה וכיבוי תכופים של הזרם דרך הסליל, סרטי תחמוצת המגן יסדקו, חמצן יחדור לניקרום, והאלמנט בסופו של דבר. לחמצן ולהרוס.

התעשייה מייצרת הן חוטים חשופים מסגסוגות עמידות חום, והן חוטים מבודדים בלכה אמייל וסיליקון סיליקון, המיועדים לייצור סלילים.

כַּספִּית

כספית ראויה לציון מיוחד מכיוון שהיא המתכת היחידה שנותרה נוזלית בטמפרטורת החדר. טמפרטורת החמצון של כספית היא 356.9 מעלות צלזיוס, כספית כמעט ואינה מקיימת אינטראקציה עם גזי אוויר. תמיסות של חומצות (גופרית, הידרוכלורית) ואלקליות אינן משפיעות על כספית, אך היא מסיסה בחומצות מרוכזות (גופרית, הידרוכלורית, חנקתית). אבץ, ניקל, כסף, נחושת, עופרת, פח, זהב מתמוססים בכספית.

צפיפות הכספית היא 13.55 גרם / סמ"ק, טמפרטורת המעבר ממצב נוזלי למוצק היא -39 מעלות צלזיוס, ההתנגדות הספציפית היא מ 0.94 ל 0.95 אוהם * מ"ר מ"ר / מ"ר, מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות הוא 0,000990 1 / ° C ... מאפיינים אלה מאפשרים להשתמש בכספית כמגעים מוליכים נוזלים עבור מתגים וממסרים מיוחדים, כמו גם במיישרים כספית. חשוב לזכור שכספית היא רעילה ביותר.