5. Сплави високого опору

Провідникові метали високого опору повинні задовольняти такі вимоги: мати високий питомий опір, часову стабільність. Сплави для нагрівальних елементів повинні тривалий час працювати на повітрі при високих температурах. Бажано, щоб матеріали були технологічні, дешеві, не містили дефіцитні компоненти.

Залежно від призначення і умов експлуатації як резистивний матеріал використовують сплави на основі міді (манганін, константан), сплави на нікелевій основі, на основі кремнію та інші матеріали.

Манганін – сплав на основі міді (85% -Сu, 12% - Mn, Ni – 3%) – є основним для виготовлення еталонних резисторів, шунтів і додаткових резисторів для вимірювальних приладів, резистивних датчиків тиску. Спеціальною термічною обробкою можна забезпечити високу стабільність опору в часі.

Константан – сплав міді та нікелю (60% -Сu, Ni – 40%). Назва підкреслює стабільність опору при зміні температури. Застосовується для виготовлення резисторів, термопар і електронагрівальних елементів, які працюють при Т < 450 С.

Сплави на основі заліза застосовуються в основному для електронагрівальних елементів. Деякі з них використовуються в дротових резисторах. Висока термостійкість таких матеріалів забезпечується складовими, що утворюють при нагріванні на повітрі суцільну оксидну плівку (нікель, хром, алюміній).

Ніхроми – сплави системи Fe-Ni-Cr – характеризуються високим питомим електричним опором (r=0,5-1,2 мкОм×м), малим значенням ТКr, високою термостійкістю. Основний недолік – нестійкі до різких перепадів температури, що руйнують захисну оксидну плівку. Застосовуються для виготовлення елементів електронагрівальних приладів, зокрема паяльників, як матеріал для плівкових резисторів інтегральних схем. Як і константан, ці сплави мають великий вміст (55 –80%) дорогого і дефіцитного нікелю.

Сплави заліза з хромом і алюмінієм (фехраль, хромаль) мають вищий питомий опір, значно дешевші ніхромів, але менш термостійкі і менш технологічні, твердіші і крихкіші за ніхроми. Тому проводи і стрічки з них можна виготовити з більшим поперечним перерізом, які відповідно застосовують в нагрівальних елементах великої потужності.

6. Припої (матеріали для паяння)

Паяння – спосіб з’єднання металевих або металізованих деталей з допомогою чистих металів або спеціальних сплавів, що називаються припоями. Мета паяння – створення механічно міцного і герметичного шва або електричного контакту з малим перехідним опором. При паянні крім припоїв застосовують допоміжні речовини – флюси.

Припій – матеріал, яким у розплавленому стані заповнюють проміжок між з’єднуваними частинами виробу або створюють електричний контакт між ними. При паянні місця з’єднання і припій нагрівають. Оскільки у припою температура плавлення значно нижча, він плавиться, змочує з’єднувані метали, розтікається ними і заповнює проміжок між ними.

7. Контактні матеріали

Контакти – струмопровідні деталі, які служать для замикання, розмикання та перемикання електрорадіотехнічних кіл. За умовою експлуатації вони можуть неперервно з різною частотою спрацьовувати – переходити з одного положення в інше, а також тривалий час знаходитись як в замкнутому, так і в розімкнутому стані.

Контакти – відповідальні елементи апаратури, які повинні забезпечувати високу надійність, малий перехідний електричний опір, виключати ерозію (обгорання), приварювання.

Для контактів зі слабкими струмами використовують благородні і тугоплавкі метали, переважно: срібло, платину, паладій, золото, вольфрам і сплави на їх основі. Більшість дорогоцінних металів (крім срібла) звичайно застосовують для контактів, як гальванічне покриття.

Найширше застосування композицій: срібло – оксид магнію, срібло – нікель, срібло – вольфрам, срібло –молібден, мідь – вольфрам та інші.

Контрольні питання

1. Які матеріали належать до провідникових?

2. Які основні параметри визначають властивості провідників?

3. Що називається електронним газом?

4. Як залежить питомий електричний опір металевих провідників від температури?

5. Які провідники належать до надпровідників та кріопровідників?

6. Які матеріали високого електричного опору найпоширеніші?