高抵抗材料、高抵抗合金
加減抵抗器の作成、精密抵抗器の製造、電気炉およびさまざまな電気加熱装置の製造、高抵抗および低抵抗の材料の導体用 抵抗温度係数.
リボンやワイヤの形状のこれらの材料は、好ましくは 0.42 ～ 0.52 オーム * sq.mm / m の抵抗を持つ必要があります。これらの材料には、ニッケル、銅、マンガン、およびその他の金属をベースとした合金が含まれます。純粋な形の水銀の抵抗は 0.94 オーム * sq.mm / m であるため、水銀には特別な注意が必要です。
合金に個別に要求される特性は、その合金が使用される特定のデバイスの特定の目的によって決まります。
たとえば、正確な抵抗器を作成するには、合金と銅の接触によって生じる熱電気が低い合金が必要です。また、抵抗は時間が経っても一定に保たれる必要があります。炉や電気ヒーターでは、800〜1100℃の温度でも合金の酸化は許容できません。つまり、ここでは耐熱合金が必要です。
これらすべての材料には 1 つの共通点があります。それはすべて高抵抗合金であるため、これらの合金は高電気抵抗合金と呼ばれます。この文脈における電気抵抗の高い材料は金属の溶液であり、カオスな構造を持っているため、それ自体で要件を満たします。
マンガニン
マンガニンは伝統的に精密抵抗に使用されています。マンガニンはニッケル、銅、マンガンで構成されています。組成中の銅 - 84 ～ 86%、マンガン - 11 ～ 13%、ニッケル - 2 ～ 3%。現在最も人気のあるマンガニンには、銅 86%、マンガン 12%、ニッケル 2% が含まれています。
マンガニンを安定させるために、少量の鉄、銀、アルミニウムがマンガニンに添加されます。アルミニウム - 0.2 ～ 0.5%、鉄 - 0.2 ～ 0.5%、銀 - 0.1%。マンガニンは特徴的な明るいオレンジ色をしており、平均密度は 8.4 g / cm3、融点は 960 °C です。
直径 0.02 ～ 6 mm のマンガン線 (または厚さ 0.09 mm のストリップ) には、硬いものと柔らかいものがあります。焼きなまし軟線の引張強さは45～50kg/mm2、伸びは10～20%、抵抗は0.42～0.52オーム*mm/mです。
ソリッドワイヤの特性：引張強度50〜60 kg / sq.mm、伸び-5〜9％、抵抗-0.43〜0.53オーム*平方mm / mマンガニンワイヤまたはテープの温度係数は3 *から変化します。 10-5から5 * 10-5 1 / °С、および安定化の場合は最大1.5 * 10-5 1 / °С。
これらの特性は、マンガニンの電気抵抗の温度依存性が極めて小さいことを示しており、これが精密電気測定装置にとって非常に重要な抵抗値の一定性を促進する要因となっています。熱起電力が低いこともマンガニンの利点であり、銅元素と接触しても熱起電力は 1 度あたり 0.000001 ボルトを超えません。
マンガニン線の電気的特性を安定させるため、真空中で400℃まで加熱し、その温度で1～2時間保持した後、室温で長時間保持して許容範囲の均一性を達成します。合金化により安定した特性が得られます。
通常の動作条件下では、このようなワイヤは、安定化マンガニンの場合は 200 °C まで、非安定化マンガニンの場合は 60 °C までの温度で使用できます。これは、非安定化マンガニンは 60 °C 以上に加熱されると不可逆的な変化を受けるためです。 . これはその特性に影響を与えます... したがって、不安定なマンガニンを60℃まで加熱しない方が良いため、この温度は最大許容温度と見なす必要があります。
現在、業界では裸マンガン線と、コイル製造用の高強度エナメル絶縁線、シルク絶縁線および 2 層マイラー絶縁線の両方が製造されています。
コンスタンタン
コンスタンタンは、マンガニンとは異なり、ニッケルが 39 ～ 41% 多く含まれ、銅が 60 ～ 65% 少なく、マンガンが 1 ～ 2% と大幅に少なく、銅とニッケルの合金でもあります。コンスタンタンの抵抗の温度係数はゼロに近づきます。これがこの合金の主な利点です。
コンスタンタンは特徴的な銀白色、融点 1270 °C、密度は平均約 8.9 g / cm3 です。業界では、直径 0.02 ～ 5 mm のコンスタンタン ワイヤーが製造されています。
アニールされた軟質コンスタンタン ワイヤの引張強さは 45 ～ 65 kg / 平方 mm、抵抗は 0.46 ～ 0.48 オーム * 平方 mm / m です。硬質コンスタンタン ワイヤの場合、引張強さは 65 ～ 70 kg / 平方 mm です。 mm、抵抗 — 0.48 ～ 0.52 Ohm * sq.mm / m 銅に接続されたコンスタンタンの熱電気は 1 度あたり 0.000039 ボルトであるため、精密抵抗器や電気測定器の製造におけるコンスタンタンの使用は制限されます。
重要なのは、マンガニンと比較して、熱起電力を使用すると、熱電対 (銅と組み合わせた) でコンスタンタン線を使用して 300 °C までの温度を測定できることです。 300 °C を超える温度では、銅は酸化し始めますが、次の点に注意する必要があります。コンスタンタンは 500 °C でのみ酸化を開始します。
業界では、絶縁なしのコンスタンタン ワイヤと、高強度エナメル絶縁を使用した巻線、2 層シルク絶縁のワイヤ、および 1 層のエナメルと 1 層のシルクまたはラブサンの複合絶縁のワイヤの両方が製造されています。
隣接する巻線間の電圧が数ボルトを超えない加減抵抗器では、永久ワイヤの次の特性が使用されます。ワイヤを数秒間 900 °C に加熱し、その後空気中で冷却すると、ワイヤはカバーされます。濃い灰色の酸化膜で、この膜は誘電特性を持っているため、一種の絶縁体として機能します。
耐熱合金
電気ヒーターや抵抗炉では、リボンやワイヤーの形状の発熱体が最大 1200 °C の温度で長時間動作できなければなりません。銅、アルミニウム、コンスタンタン、マンガニンはいずれもこれには適していません。300℃からすでに強く酸化し始め、酸化膜が蒸発して酸化が続くからです。ここでは耐熱ワイヤーが必要です。
抵抗値が高く、加熱しても酸化しにくく、抵抗温度係数が低い耐熱電線です。これはちょうど約です ニクロム フェロニクロム - ニッケルとクロムの二元合金、およびニッケル、クロム、鉄の三元合金。
鉄、アルミニウム、クロムのフェクラル合金やクロム三元合金もあります。これらは、合金に含まれる成分の割合に応じて、電気パラメータと耐熱性が異なります。これらはすべて、カオス構造を持つ金属の固溶体です。
これらの耐熱合金を加熱すると、その表面にクロム酸化物とニッケル酸化物の厚い保護膜が形成され、1100℃までの高温に耐え、これらの合金を大気中の酸素とのさらなる反応から確実に保護します。そのため、耐熱合金のテープやワイヤーは、空気中でも高温で長時間使用できます。
主成分に加えて、合金には炭素 - 0.06 ～ 0.15%、シリコン - 0.5 ～ 1.2%、マンガン - 0.7 ～ 1.5%、リン - 0.35%、硫黄 - 0.03% が含まれます。
この場合、リン、硫黄、炭素は脆性を高める有害な不純物であるため、それらの含有量は常に最小限に抑えるか、完全に除去することが望ましいです。マンガンとシリコンは脱酸素に寄与し、酸素を除去します。ニッケル、クロム、アルミニウム、特にクロムは、1200°C までの温度への耐性を提供します。
合金成分は抵抗を増加させ、抵抗の温度係数を減少させる働きをします。これはまさにこれらの合金に必要なものです。クロムが 30% を超えると、合金は脆くなり、硬くなります。たとえば直径 20 ミクロンの細いワイヤを得るには、合金の組成中に 20% 以下のクロムが必要です。
これらの要件は、Х20Н80 および Х15Н60 ブランドの合金によって満たされます。残りの合金は、厚さ 0.2 mm のストリップおよび直径 0.2 mm のワイヤの製造に適しています。
フェクラル タイプの合金 - X13104 には鉄が含まれているため安価ですが、数回の加熱サイクルの後は脆くなります。そのため、メンテナンス中に、たとえば、冷却された状態でクロムおよびフェクラルのスパイラルを変形させることは受け入れられません。加熱装置内で長時間作動するスパイラルについて。修理の場合は、300〜400℃に加熱したスパイラルのみをねじったり接合したりする必要があります。一般に、フェクラルは最大 850 °C、クロマールは最大 1200 °C の温度で動作できます。
ニクロム発熱体は、強度や可塑性を失うことなく、静止モードおよびわずかに動的モードで最大 1100 °C の温度で連続動作できるように設計されています。しかし、モードが急激に動的である場合、つまり、コイルを流れる電流のオンとオフが頻繁に切り替わり、温度が何度も劇的に変化する場合、保護酸化膜に亀裂が入り、酸素がニクロムに浸透し、最終的に素子が破損します。酸化して破壊します。
この業界では、コイルの製造を目的として、耐熱合金で作られた裸線と、エナメルおよびシリコンシリコンワニスで絶縁された線の両方が製造されています。
水星
水銀は室温で液体のままである唯一の金属であるため、特別な言及に値します。水銀の酸化温度は356.9℃であり、水銀は空気ガスとほとんど相互作用しません。酸（硫酸、塩酸）およびアルカリの溶液は水銀に影響を与えませんが、濃酸（硫酸、塩酸、硝酸）には可溶です。亜鉛、ニッケル、銀、銅、鉛、錫、金は水銀に溶けます。
水銀の密度は 13.55 g / cm3、液体から固体への転移温度は -39 °C、比抵抗は 0.94 ～ 0.95 ohm * sq.mm / m、抵抗の温度係数は 0,000990 1 です。 / ° C ... これらの特性により、水銀整流器だけでなく、特殊用途のスイッチやリレーの液体導電性接点として水銀を使用することが可能になります。水銀は非常に有毒であることを覚えておくことが重要です。