Алюминий

Алюминий – металл, занимающий второе место по значению среди проводниковых материалов и наиболее распространенный в природе, поскольку его содержание в земной коре не менее 7,5 %

Широкое распространение в электротехнике этот металл получил не только ввиду острого дефицита меди, но и благодаря своим свойствам. Алюминий, обладая большим сродством с воздухом, легко окисляется на воздухе, покрываясь при этом прочной оксидной пленкой, которая защищает металл от дальнейшего окисления и обусловливает его высокую коррозионную стойкость. На него не действуют водяной пар, пресная и морская вода. В обычных условиях алюминий слабо реагирует с концентрированной азотной кислотой. Однако при нагревании он растворяется в разбавленной серной и азотной кислотах, легко растворяется в щелочах, образуя при этом алюминаты с выделением водорода.

По отношению к большинству металлов алюминий имеет отрицательный электрохимический потенциал и, находясь в контакте с ними, образует гальванические пары, что в присутствии влаги способствует развитию электрохимической коррозии. Поскольку оксидная пленка обладает электроизоляционными свойствами, в месте контакта проводов создается достаточно большое переходное сопротивление, которое затрудняет пайку алюминия обычными методами. Для этой цели приходится использовать специальные припои и паяльники (ультразвуковые) или применять холодную сварку, т.е. пластическое обжатие проводов в месте их контакта.

В соответствии с количественным содержанием контролируемых примесей отечественная промышленность выпускает алюминий особой чистоты (не более 0,001 %), высокой чистоты (не более 0,05 %) и технической чистоты (не более 1,0 %). Марка алюминия начинается с буквы А, затем стоит цифра, определяющая процентное содержание алюминия, например алюминий марки А97 содержит 99,97 % алюминия, остальное – контролируемые примеси. Для электротехнических целей используются специальные марки алюминия А5Е и А7Е, в которых содержание железа и кремния находится в определенном соотношении, а содержание титана, ванадия, хрома и марганца снижено до тысячных долей процента.

Проводниковый алюминий используется для изготовления токопроводящих жил обмоточных, монтажных и установочных проводов, а также неизолированных проводов, для воздушных линий электропередачи, прессованных жил кабелей различного назначения и т.д. Для этих же целей может использоваться алюминий специальных марок А75К, А8К и А8КУ, в которых суммарное содержание примесей Ti + V + Mr + Cr уменьшено по сравнению с марками А7 и А8.

В марках алюминиевых сплавов буквы дают информацию о том, какие именно элементы содержатся в сплаве (А – алюминий, К – кремний, М – медь, Мг – магний, Ц – цинк, Мц – марганец), а цифры – их среднее процентное содержание.

Сплавы высокого сопротивления

Манганины – сплавы на медной основе, содержащие около 85 % Cu, 12 % Mn, 3 % Ni.

Применяются для изготовления образцовых резисторов, шунтов, приборов и т.д., имеют малую термо ЭДС в паре с медью (1 – 2 мкВ/К), удельное сопротивление 0,42 – 0,48 мкОм·м, относительное удлинение перед разрывом 15 – 30 %, максимальную длительную рабочую температуру не более 200 ^оС. Можно изготовлять в виде проволоки толщиной до 0,02 мм с эмалевой и др. изоляцией.

Константан – медно-никелевый сплав (средний состав 60 % Cu, 40 % Ni), = 0,648 – 0,52 мкОм·м, относительное удлинение перед разрывом 20 – 40 %. Термо ЭДС в паре с медью 45 – 55 мкВ/К, поэтому константан можно использовать для термопар. Реостаты и нагревательные элементы из константана могут длительно работать при температуре 450 ^оС.

Жаростойкие сплавы – это сплавы на основе никеля, хрома и других компонентов. Устойчивость этих сплавов к высоким температурам объясняется наличием на их поверхности оксидов хрома Cr₂O₃ и закиси никеля NiO. Сплавы системы Fe–Ni–Cr называются нихромами, на основе никеля, хрома и алюминия фехралями и хромалями. В марках сплавов буквы обозначают: Х – хром, Н – никель, Ю – алюминий, Т – титан. Цифра, следующая за буквой, означает среднее процентное содержание этого металла.

Металл	,мкОм·м	Максимально допустимая температура, ^оС
Х20Н80 Нихром	1,04 – 1,17	1100
Х13Ю4 Фехраль	1,2 –1,34	960
Х23Ю5Т Хромаль	1,3 –1,5	1150

Основная область применения этих сплавов – электронагревательные приборы, реостаты, резисторы. Для электротермической техники и электрических печей большой мощности используют обычно более дешевые, чем нихром, фехраль и хромаль сплавы.