Материалы высокой проводимости

Комментарии к рис 2.2.

К этой группе принято относить материалы с удельным сопротивлением r< 0.05 мкОм·м. Главные требования, предъявляемые к материалам высокой проводимости, - это высокая электропроводность, доступность и технологичность. Основные материалы, которые по совокупности удовлетворяют этим требованиям, это медь, алюминий и их сплавы.

Серебро - один из наиболее дефицитных матералов, достаточно широко применяемый в электротехнике и электронике для высокочастотных кабелей, защиты медных проводников от окисления, для электродов некоторых типов керамических и слюдяных конденсаторов в электрических контактах, где оно используется в сплавах с медью, никелем или кадмием, в припоях ПСр-10, ПСр-25 и др. Серебро марки Ср999-999.9 должно иметь примесей не более 0.1%. Удельное электрическое сопротивление r=0.015 мкОм·м. Механические характеристики серебра невысоки: твердость по Бринелю - 25 (немного более золота), предел прочности при разрыве не более 200МПа, относительное удлиннение при разрыве ~50%. По сравнению с золотом и платиной имеет пониженную химическую стойкость. Часто применение серебра ограничивается его способностью диффундировать в материалы подложки.

Медь - наиболее широко применяется в качестве проводникового материала: в производстве обмоточных и монтажных проводов и кабелей (мягкая отожженная медь марки ММ) в производстве волноводов и т.д.;

при изготовлении контактных проводов, шин распределительных устройств, коллекторных пластин электрических машин (медь твердая марки МТ - имеет меньшую проводимость и относительное удлинение перед разрывом, но большую механическую прочность, чем отожженная медь марки ММ).

Наиболее нежелательными примесями в меди являются висмут и свинец, сера, кислород. Наиболее чистые сорта проводниковой меди марок МООК (катодная) и МООБ (бескислородная), содержат примесей не более 0.001%. В производстве проводниковых изделий применяют марки меди с содержанием примесей не более 0.05 - 0.1%, для проводов очень малого диаметра (0.01 мм) и проводов, работающих при температурах выше 300оС применяют проволоку из бескислородной меди.

Бронзы- сплавы меди с оловом (оловянные), алюминием (алюминиевые), бериллием (бериллиевые) и др. легирующими элементами. По электропроводности уступают меди, но превосходят ее по механической прочности, упругости, сопротивлению истиранию и коррозионной стойкости. Применяются для изготовления пружинящих контактов электрических приборов, контактов токоведущих пружин, проводов линий электрического транспорта, пластин коллекторов электрических машин.

Бронзовые детали для упрочнения подвергаются термической обработке - закалке и отпуску при повышенных температурах. Предел прочности на растяжение бронз может быть 800 - 1200 МПа и более, в то время как проводимость твердых бронз может составлять 10 - 30% от проводимости чистой меди.

Алюминий - в 3,3 раза легче меди, имеет сравнительно большую проводимость (для Al r=0,028 мкОм·м) и стойкость к атмосферной коррозии за счет защитной пленки оксида Al₂O₃ . Алюминий мягкий имеет прочность на разрыв 80, твердый 160 - 170 МПа. По сравнению с медью имеет больший температурный коэффициент линейного расширения (26·10^{-6 1}/ºС), что является недостатком. В местах контакта алюминиевого провода с проводами из других металлов во влажной среде возникает гальваническая пара, поэтому незащищенная лаками или другими способами алюминиевая проволока разрушается коррозией. Из алюминия особой чистоты с содержанием примесей не более 0,005% изготовляют электроды алюминиевых конденсаторов и алюминиевую фольгу. Из алюминия, содержащего примесей не более 0,3 - 0,5% (марки А7Е и А5Е), изготовляют проволоку и шины. Для жил кабелей может использоваться алюминий с уменьшенным содержанием примесей - марки А75К, А8К, А8КУ. Алюминиевые провода можно соединять друг с другом холодной или горячей сваркой, а также пайкой с применением специальных флюсов и припоев.

Из алюминиевых сплавов наиболее широко используется альдрей, высокие механические свойства которого достигаются за счет наличия в его составе соединения Mg₂Si (сплав содержит 98% чистого алюминия). Его sр=350 МПа, r=0.0317 мкОм·м.

В линиях электропередачи широко применяют сталеалюминиевый провод - стальные жилы, обвитые алюминиевой проволокой. Для сталеалюминиевого провода воздушных линий используется особо прочная стальная проволока с sр=1200 - 1500 МПа, покрытая цинком для защиты от коррозии в условиях повышенной влажности.

Сталь (железо с содержанием углерода 0,1 - 0,15%) как проводниковый материал используется в виде шин, рельсов трамваев, электрических железных дорог и пр. Удельная проводимость стали в 6 - 7 раз меньше, чем у меди, sр= 700 - 750 МПа, относительное удлинение перед разрывом 5-8%. На переменном токе в стали проявляется поверхностный эффект и появляются потери мощности на гистерезис. Такая сталь может использоваться для проводов воздушных линий электропередач, если передаются небольшие мощности и основную роль играет не удельное сопротивление провода, а его механическая прочность.

Биметаллический проводпредставляет собой стальную проволоку круглого, овального или прямоугольного сечения, снаружи покрытую слоем меди или алюминия. При этом оба металла соединены друг с другом прочно и непрерывно по всей поверхности соприкосновения. Каждая часть провода выполняет свою функцию. Медная или алюминиевая оболочка осуществляет электропроводность, стальная сердцевина обеспечивает повышенную прочность на растяжение, что позволяет увеличить расстояние между опорами.

Сплавы высокого сопротивления

Комментарии к рис. 2.3.

Сплавы высокого сопротивления применяют для изготовления электроизмерительных приборов, образцовых резисторов, реостатов и электронагревательных приборов. При этом от проводника требуется возможно большее удельное сопротивление (r>0.3 мкОм·м).

К материалам высокого сопротивления, применяемым для токоведущих частей электроизмерительных приборов, образцовых и добавочных резисторов, предъявляются особые требования:

высокое удельное электросопротивление r (для уменьшения размеров и массы);

малый температурный коэффициент удельного электросопротивления ТКr (для обеспечения температурной стабильности r);

малая удельная термо-эдс в паре с медью a_1Cu (для уменьшения ошибок измерения вследствие возникновения паразитных термо-эдс);

хорошая технологичность (для получения тонкой гибкой проволоки и других полуфабрикатов).

Для изготовления переменных резисторов, особенно низкоомных, необходимо, чтобы резистивный материал имел малое и стабильное во времени контактное сопротивление в паре с применяемым материалом скользящего контакта.

В зависимости от номинального сопротивления резистора, его назначений и условий эксплуатации в качестве резистивного материала используют:

металлы и сплавы с высоким удельным электросопротивлением,

оксиды металлов,

углерод,

керметы,

композиционные материалы.

Резистивный материал в зависимости от типа резистора может применяться в виде:

объемного элемента,

проволоки различного диаметра,

пленки, осаждаемой на диэлектрическую поверхность.

Манганин. В наибольшей степени удовлетворяет перечисленным выше требованиям манганин двух марок: МНМц3-12 и МНМцАЖ3-12-0,3-0,3. Легирование Mn приводит к малому ТКr в интервале температур –100¸100 °С. Повышение содержания Ni снижает a_1Cu. Добавки Al и Fe стабилизируют r, существенно снижая ТКr. Применяются для изготовления образцовых резисторов, шунтов, приборов и т.д., имеют малую термо-э.д.с. 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.

Хорошая технологичность позволяет изготавливать из манганина проволоку, полосы, фольгу.

Константан и нейзильбер.Хорошие характеристики имеет константан (МНМц40-1,5), который также широко применяется в электротехнике. Он сочетает высокую механическую прочность с пластичностью, что позволяет получать из него тончайшую проволоку, фольгу, ленты, полосу. По нагревостойкости константан превосходит манганин, поэтому его используют в реостатах и нагревательных элементах, работающих при температуре ниже 500 °С. При нагреве до достаточно высокой температуры на поверхности константана образуется пленка окисла, которая обладает электроизоляционными свойствами (оксидная изоляция). Покрытую такой изоляцией константановую проволоку можно мотать плотно, виток к витку, без особой изоляции между витками, если только напряжение между соседними витками не превосходит 1 В. Таким образом изготовляют, например, реостаты.

Однако у константана очень большая a_1Cu, что не позволяет применять его в высокоточных измерительных системах и приборах, зато обеспечивает широкое использование для изготовления медно-константановых термопар.

Нейзильбермарки МНЦ15-20 применяется для изготовления реостатов, контактных пружин, лент и др. Он дешевле константана, но существенно уступает ему в свойствах.

Кремниевые резистивные сплавы марок РС-4800, РС-3710, РС-3001, РС-1714, РС-1004 предназначены для изготовления методом испарения и конденсации в высоком вакууме тонкопленочных резисторов и различных вспомогательных слоев в изделиях электронной техники.

В марках сплавов буквы РС означают резистивный сплав, две первые цифры - номинальное содержание основного легирующего компонента (Cr), две вторые - номинальное содержание второго легирующего компонента (Ni, Fe).

Многокомпонентные сплавы, состоящие из Si, Fe, Cr, Ni, Al и W (сплавы МЛТ), являются материалами для тонкопленочных резисторов. Эти сплавы обладают высокой стойкостью к окислителям и воздействию различных химических сред. Для увеличения r в состав большинства сплавов вводятся оксиды металлов. Резисторы из сплавов МЛТ получают путем термического испарения в вакууме из вольфрамовых испарителей и конденсации пленок на диэлектрической подложке.

Для изготовления электронагревательных элементов, длительно работающих на воздухе при температурах 1000¸1300^оС, применяются жаростойкие сплавы высокого сопротивления (из них также делаются проволочные и ленточные резисторы).

Жаростойкие сплавы должны иметь малый ТКr и высокое сопротивление химическому разрушению поверхности (коррозии) под воздействием воздуха или иных газообразных сред при высокой температуре – жаростойкость. Они обладают удовлетворительной технологичностью (из них можно получать проволоку, ленты, прутки и другие полуфабрикаты); свариваемостью; достаточной жаропрочностью – способностью выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций, не разрушаясь при высоких температурах.

Жаростойкостьэтих сплавов обеспечивается устойчивостью при высоких температурах образующихся на поверхности материала оксидов и других продуктов газовой коррозии, а также плотностью оксидной пленки, защищающей внутренние слои от дальнейшего окисления. Через оксидную пленку не должна происходить диффузия кислорода, а также диффузия металла в пленку, что равносильно безостановочному окислению глубинных слоев сплава.

Металлами, оксиды которых отвечают вышеназванным свойствам, являются Ni, Cr и Al. На их основе производят:

хромоникелевые сплавы (нихромы) – Х20Н80-Н, Х20Н80;

хромоникелевые, легированные алюминием – ХН70Ю, ХН60Ю3;

железохромоникелевые – Х15Н60-Н, Х25Н20;

железохромоалюминиевые (хромали) – Х23Ю5, Х13Ю4, Х27Ю5Т.

Буква Н в конце марки (например, Х20Н80-Н) означает повышенное качество, связанное с дополнительным легированием (например, редкоземельными элементами) и прецизионной технологией изготовления.

Хромоникелевые сплавы сочетают высокую жаростойкость с хорошей технологичностью (изготовление лент и тонкой проволоки), причем сплавы с меньшим содержанием Cr (15¸20 %) более технологичны. Эти сплавы более жаропрочны, чем хромоалюминиевые, но в отличие от последних содержат дефицитный и дорогостоящий Ni. Частичная замена Ni на Fe (до 25¸50 %) для удешевления снижает жаростойкость этих сплавов.

Хромоалюминиевые сплавы намного дешевле нихромов и отличаются повышенной жаростойкостью, однако они более тверды и хрупки, чем нихромы, а следовательно, и менее технологичны (невозможно изготовить ленту и тонкую проволоку).

При работе печей с агрессивными средами или в окислительной атмосфере, для нагревателей используется Pt в виде проволоки или фольги. Рабочие температуры платиновых нагревателей менее 1350¸1400^оС, так как при большем нагреве происходит сильное испарение платины.

В инертных атмосферах часто используются нагреватели на основе чистых тугоплавких металлов: W, Mo, Ta.

Основные требования, предъявляемые к материалам для теропары термоэлектродных проводов, – это высокие и стабильные значения термо- ЭДС в диапазоне рабочих температур. Поэтому химический состав таких проводов должен выдерживаться очень точно (прецизионные сплавы).

Константан применяется для создания медь-константановых термопар (диапазон рабочих температур: –250¸300°С) и компенсационных проводов, например, к отрицательным электродам платинородий-платиновых термопар.

Из медно-никелевых сплавов к термоэлектродным относится также копель (МНМц43-0,5); из сплавов на основе никеля - алюмель (НМцАК2-2-1), хромель Т (НХ9,5) и хромель К (НХ9).

Копель используется, например, для хромель-копелевых (–50¸800 °С), железо-копелевых (0¸760 °С) и медь-копелевых термопар.

Хромель Т - для хромель-алюмелевых термопар (–50¸1300 °С).

Хромель К - для компенсационных проводов.

Для измерения высоких температур в инертной среде до 3000 °С широко используются вольфрам-рениевые термопары (W–26 % Re/W и др.).

Для работы в агрессивных средах применяются термопары из благородных металлов, например, платинородий-платиновые Pt–10 % Rh/Pt, Pt–13% Rh/Pt (100¸1600 °С); платинородий-платинородиевая Pt–30 % Rh/Pt–6 % Rh (300¸1800 °С).

Сверхпроводники

Комментарии к рис. 2.4

Сверхпроводимость  - состояние, в которое при низкой температуре переходят некоторые твердые электропроводящие вещества. Сверхпроводимость была обнаружена во многих металлах и сплавах и в некоторых полупроводниковых и керамических материалах, число которых все возрастает. Два из наиболее удивительных явлений, которые наблюдаются в сверхпроводящем состоянии вещества, – исчезновение электрического сопротивления в сверхпроводнике и выталкивание магнитного потока (см. ниже) из его объема. Первый эффект интерпретировался ранними исследователями как свидетельство бесконечно большой электрической проводимости, откуда и произошло название сверхпроводимость.

При температурах, близких к абсолютному нулю, изменяется характер взаимодействия электронов между собой в кристаллической решётке, при этом становится возможным притяжение между одноимённо заряженными электронами и образование электронных (куперовских) пар. Эти пары обладают большой энергией связи, обмена импульсами между ними и кристаллической решёткой не происходит. Сопротивление материала становится равным (близким к) нулю, материал при этом обладает практически бесконечной удельной проводимостью. Такое явление называется сверхпроводимостью.

Температуру, при охлаждение до которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние, называется температурой сверхпроводящего перехода.При дальнейшем повышение температуре некоторая часть электронов термически возбуждаются и переходят в одиночное состояние. При достижении некоторой критической температуры Т_к все электронные пары распадаются и вещество переходит в обычное состояние, то есть явление сверхпроводимости исчезает. По физическим свойствам сверхпроводники можно распределить на два класса – мягкие и твёрдые. Для мягких сверхпроводников (олово, ртуть, свинец, индий) характерны низкая температура плавления и отсутствие внутренних механических напряжений. Жёсткие сверхпроводники (цирконий, ниобий, тантал, титан) отличаются наличием внутренних механических напряжений.

С точки зрения термодинамики сверхпроводники делятся на 3 класса.

Сверхпроводники первого рода.Для них характерно скачкообразное изменение удельной теплоёмкости и определенная температура перехода в состояние (явление Мейснера-Оксенфельда), которое характерно тем, что при переходе в сверхпроводящее состояние магнитное поле из него «выталкивается», следовательно они становятся идеальными диамагнетиками. Сверхпроводимость может разрушиться уже при малых критических температурах и напряженности магнитного поля около 1 кА/м.

Сверхпроводники второго рода.Переход в сверхпроводящее состояние для них осуществляется постепенно, не скачком. Характерно два значения критической магнитной индукции. Если магнитная индукция внешнего поля превышает нижнее критическое значение, то происходит частичное проникновение магнитного поля во всю толщину сверхпроводящего образца. При этом под действием силы Лоренца электроны в сверхпроводнике начинают двигаться по окружностям, образуя вихри. Скорость внутри вихря возрастает, по мере приближения к оси до тех пор, пока не достигнет критического значения и произойдёт «срыв» сверхпроводимости. К ним относятся ниобий, ванадий и технеций.

Сверхпроводники третьего рода.К ним относят жёсткие проводники и их сплавы и химические соединения. Для таких проводников характерно наличие крупных неоднородностей, возникающих при пластической деформации.

Высокотемпературные сверхпроводники.Высокотемпературные сверхпроводники переходят в сверхпроводящее состояние при температуре, близкой к температуре жидкого азота. Это такие вещества, как La_2-XM_XCuO₄ (M=Ba,Sr), YBa₂Cu₃O₇. Они представляют собой керамику. Плотность тока у них в сверхпроводящем состоянии до 10⁴А/см², что меньше чем у металлических сверхпроводников. В настоящее время открыты материалы с температурой перехода до -158 С.

Криопроводники - это материалы, удельное сопротивление которых достигает малых значений при криогенных температурах (ниже -173 С). Сверхпроводящее состояние в этих материалах не наблюдается. Наиболее широко в качестве криопроводников применяется чистая медь и алюминий (марки А999 с 0.001% примесей), берилий (0.1% примесей). При температуре жидкого гелия у алюминия А999 удельное электрическое сопротивление равно (1÷2)·10^-6мкОм·м. Применяются криопроводники в основном для изготовления жил кабелей, проводов, работающих при температурах жидкого водорода (-252,6 С), неона (-245,7 С) и азота (-195,6 С).

Неметаллические проводники

Комментарии к рис. 2.5.

В качестве проводящих неметаллических материалов могут быть использованы природный графит, сажа, пиролитический углерод, бороуглеродистые пленки, высокоомные сплавы металлов и других материалы. Природный графит представляет собой одну из модификаций чистого углерода слоистой структуры с большой анизотропией как электрических, так и механических свойств. Следует отметить, что чистый углерод в модификации алмаза представляет собой диэлектрик с весьма высоким удельным сопротивлением. Обладая высокой электропроводностью, графит обладает и высокой теплопроводностью, а также термостойкостью и химической стойкостью. Угольные и графитовые электроды, как и другие электроугольные изделия, имеют отрицательный температурный коэффициент электросопротивления.

Благодаря своим электрическим и механическим свойствам (Ван-дер-Ваальсовые связи легко разрушаются) углеродистые материалы применяются в электротехнике и радиодеталестроении в качестве электропроводящих материалов. Из них изготавливают резисторы, разрядники для телефонных сетей, электроды (для прожекторов, дуговых электропечей, электролитических ванн), аноды гальванических элементов, нагреватели, щетки для электродвигателей и другие электроугольные изделия. Угольные порошки используют в микрофонах для создания сопротивления, изменяющегося от звукового давления.

В качестве сырья для производства электроугольных изделий используют сажу, графит или антрацит.

Сажи представляют собой мелко дисперсный углерод с примесями слоистых веществ. Лаки, в состав которых в качестве пигмента введена сажа, обладают малым удельным сопротивлением и могут быть использованы для выравнивания электрического поля в электрических машинах высокого напряжения.

Пиролитический углерод получают путем пиролиза (термического разложения без доступа кислорода) газообразных углеродов (метана, бензина, гептана) в камере, где находятся керамические или стеклянные основания заготовок для резисторов.

Особенностью структуры пиролитического углерода является отсутствие строгой периодичности в расположении слоев (в отличие от графита) при сохранении их параллельности.

Бороуглеродистые пленки получаются пиролизом борорганических соединений, например В(С₄Н₉)₃ или В(С₃Н₇)₃. Эти пленки обладают малым температурным коэффициентом удельного сопротивления.

Контактные материалы

Комментарии к рис. 2.6.

Электрический контакт – место перехода тока из одной токоведущей детали в другую, способное обеспечить надежное соединение двух проводников с минимальным и стабильным электрическим сопротивлением.

Понятие электрического контакта включает два элемента:

поверхность соприкосновения с высокой проводимостью,

конструктивное приспособление, обеспечивающее соединение.

Контакты по условиям работы подразделяются на три типа: неподвижные, коммутирующие (разрывные) и скользящие (скольжение без отрыва).

Большинство электрических контактов содержит элементы разных типов, но в замкнутом состоянии они должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к неподвижному контакту.

Для электрического контакта, решающего конкретную задачу, подбирается конкретный материал, в наибольшей степени удовлетворяющий комплексу необходимых характеристик.

Неподвижный контакт.Структура площади контакта состоит из пятен трех видов:

металлический контакт (a-поверхность);

квазиметаллический контакт;

электроизолирующий контакт.

Электрическое сопротивление металлического контактаопределяется суммарным сопротивлением пары металлов, контактирующих через n a-поверхностей, через которые протекает электрический ток.

Если все a-поверхности нагружены с усилием P до предела текучести на сжатие s_т,сж материала контактов с удельным электросопротивлением r, то переходное электросопротивление R_п = (r/2)(ps_т,сж / nP)^0.5.

Отсюда следует, что при плоских контактах увеличение сжимающего усилия приводит к уменьшению переходного сопротивления.

Существенное значение имеет взаимодействие контактирующих материалов друг с другом и окружающей средой.

Квазиметаллический контакт обеспечивают контактные пятна, покрытые тонкими адгезионными и хемосорбированными пленками, легко пропускающими электрический ток благодаря туннельному эффекту.

Электроизолирующий контакт образуют пятна, покрытые изолирующими пленками оксидов и сульфидов, не пропускающих электрический ток.

Рабочая площадь контакта слагается из суммы площадей пятен, образующихся при смятии выступов шероховатостей контактных поверхностей. Она значительно меньше всей контактной поверхности, представляющей собой условную площадь контакта.

Состояние шероховатостей площади контакта непосредственно влияет на величину R_п и нагрев контакта при протекании через него электрического тока.

Электрический ток, переходя из одного проводника в другой, при прохождении через a-поверхности, испытывает сопротивление вследствие стягивания линий тока.

Болтовое соединение, распространённый тип резьбового соединенияболтом и гайкой. Обычно в отверстие соединяемых деталей болт вставляется с зазором, и соединение осуществляется затяжкой гайки, что создаёт давление между деталями, препятствующее их расхождению (раскрытию стыка) под действием осевых сил и относительному сдвигу под действием поперечных сил, благодаря возникающему между деталями трению. Реже болт плотно входит в отверстие соединяемых деталей и препятствует относительному их сдвигу под действием поперечных сил, работая на срез; в

этом случае стержень болта и отверстие детали обрабатываются с высокой точностью и при той же поперечной силе болт получается тоньше.

Соединители болтовые СБпредназначены для соединения токопроводящих жил сечением от 25 до 240 мм². Крепление соединителя на жиле осуществляется методом завинчивания болтов со специальной головкой, которая срывается при достижении заданного усилия, обеспечивая надежное соединение и уровень токопроводности. Соединители болтовые изготавливаются из высокопрочного коррозиестойкого алюминиевого сплава. Соединители имеют внутреннюю конструктивную перегородку, определяющую глубину захода жилы и служащую масляным стопором для жил кабелей с маслопропитанной бумажной изоляции.

Соеденитель одного типоразмера возможно использовать на несколько сечений жил кабеля.

Зажим натяжной болтовой предназначен для крепления алюминиевых, сталеалюминиевых и медных проводов сечением от 150 до 300 кв. мм к натяжным подвескам анкерно-угловых опор.

Коммутирующий контакт (Разрывные контакты).Электрические контакты для коммутационной аппаратуры являются токоведущими деталями и служат для замыкания, размыкания и переключения электрических цепей. Они могут с разной частотой срабатывания переходить из одного положения в другое, а также длительно находиться либо в замкнутом, либо в разомкнутом состоянии.

По значению коммутируемого тока контакты подразделяют на слаботочные (сила тока I £ 1А) и сильноточные(сила тока I > 1А).

Основные требования к материалам для коммутирующих контактов:

коррозионная стойкость;

стойкость к электрической эрозии и износу;

устойчивость к свариванию;

износостойкость на истирание;

легкость обрабатываемости и прирабатываемости друг к другу;

высокие g и l;

низкая стоимость.

Для изготовления слаботочных контактов используются благородные и тугоплавкие металлы (Ag, Pt, Pd, Au, W, Mo) и сплавы на их основе в виде твердых растворов, в том числе дисперсионно-твердеющих и диффузионно-окисленных.

Сильноточные (мощные) разрывные контакты изготовляются главным образом из металлокерамических композиций (псевдосплавов), получаемых методами порошковой металлургии. Композиции изготовляют из меди, серебра и их сплавов с небольшими примесями некоторых других элементов и веществ (W, Ni, C, CdO, CuO).

Скользящие контакты работают примерно в таких же условия, что и разрывные, однако специфическим требованием для них является повышенная стойкость к механическому износу и трению.

Скользящие контакты применяются в устройствах токосъема электротранспорта, в электрических машинах (между щетками и коллектором или контактными кольцами), в реостатах, ползунковых переключателях и других конструкциях.

Значительный износ скользящих контактов возникает при сухом трении, если оба контакта изготовлены из одного материала или при неудачном выборе пар. Высокими качествами обладают контактные пары, составленные из металлического и графитсодержащего материалов.

Для изготовления скользящих контактов широко применяются бронзы и латуни, отличающиеся высокой механической прочностью, упругостью и износостойкостью, антифрикционными свойствами, стойкостью к атмосферной коррозии.

Припоями называют присадочные металлы или сплавы, применяемые при пайке для заполнения зазора между соединяемыми поверхностями с целью получения монолитного паяного шва. Припои обладают более низкой температурой плавления, чем соединяемые металлы.

Припои подразделяют на две группы:

мягкие - с температурой плавления < 300^оС (сплавы на основе Sn, Pb с добавками Cd, Bi и др.) и s_в = 16¸100 МПа;

твердые - с температурой плавления > 300 ^оС, отличающиеся высокой прочностью s_в = 100¸500 Мпа (сплавы на основе Cu, Ag, Ni, Zn).

Припой выбирают в соответствии с типом паяемого металла или металлов (если они разнородны), с требуемой удельной проводимостью, механической прочностью, коррозионной стойкостью и его стоимостью.

Название припоя определяется металлами, входящими в него в наибольшем количестве. Если припой содержит драгоценные или редкие металлы (даже в небольших количествах), то название припоя происходит от этих металлов.

Маркировка припоев начинается с буквы П – припой, далее следует наименование входящих основных элементов по первой букве их названия: О - олово, Су - сурьма, С - свинец, А - алюминий, Ср - серебро, Н - никель, Пд - палладий, Ин - индий, М - медь, Зл - золото, Г - германий, Кр - кремний, Ви - висмут, К - кадмий, Т - титан, Ф - фосфор, и затем идут цифры, указывающие процентное содержание элементов.

Флюсы.

В процессе пайки важно избежать окисления кислородом воздуха металлов и припоя при их нагревании. В этом случае употребляют вспомогательные вещества, которые называют флюсами.

Флюсы могут быть твердыми телами (соли, оксиды, кислоты), растворами (солей, кислот) и пастами.

По назначению они делятся на флюсы для пайки мягкими припоями и флюсы для пайки твердыми припоями.

Примеры: канифоль (ФК); канифоль с добавлением этилового спирта (90¸60 %) и ряда других компонентов (ФКСп, ФКТС).

Требования к флюсам: иметь температуру плавления на 50¸100 ^оС ниже температуры плавления припоя;

хорошо растекаться по поверхности основного металла и припоя с образованием сплошной пленки, защищающей их от вредного воздействия окружающей среды;

уменьшать поверхностное натяжение расплавленного припоя для полного смачивания им основного металла;

не изменять своего состава при пайке;

легко удаляться с поверхности деталей после пайки;

не вызывать коррозии.

Контактолы – электропроводящие клеи и покрытия для создания токопроводящего контакта при склеивании.

Контактолы представляют собой маловязкие либо пастообразные композиции, в которых в качестве связующего используются различные синтетические смолы, а токопроводящим наполнителем служат мелкодисперсные порошки металлов или графита. Выбор связующего определяется технологическими и физико-механическими свойствами контактола.

Электрические свойства контактола зависят в основном от свойств дисперсного наполнителя (проводимость, форма и размер частиц, концентрация).

У всех контактолов с металлическим наполнителем из-за высокой плотности металла наблюдается гравитационное расслаивание (оседание металла в осадок), поэтому в процессе работы их необходимо периодически тщательно перемешивать.

Пример: никельсодержащий контактол КН-3.