Сплавы высоко сопротивления

Сплавами высокого сопротивления называют проводниковые материалы с удельным электрическим сопротивлением r не менее 0,3 мкОм·м. Основное применение – электроизмерительные приборы, образцовые реостаты, резисторы а также нагревательные элементы. Область применения данных сплавов накладывает дополнительные к ним требования: небольшое значение TKr, а также как можно меньшее значение термо ЭДС относительно меди. Нагревательные элементы на основе сплавов высокого сопротивления должны длительное время работать на атмосферном воздмикроэлектроникаухе при температуре 1000º С.

Среди большого количества сплавов высокого сопротивления дополнительным требованиям удовлетворяют сплавы на основе меди: манганин и константан, а также хромникилевые и железохромоалюминевые сплавы (табл.).

Таблица Свойства сплавов высокого сопротивления

Манганин – сплав на основе меди для электроизмерительных приборов и образцовых резисторов. С целью снижения TKr манганин подвергают специальной термической обработке – отжигу при Т= 350-500 ºС с последующим отпуском в вакуме. Из манганина вытягивают тонкую проволоку (диаметром до 0,02 мм.), а также прокатывают ленту толщиной 0,01 – 1 мм.

Константан – сплав меди и никеля. Процентное содержание металлов в сплаве выбрано таким образом, чтобы приблизить TKr к нулю. Константан также хорошо обрабатывается, как и манганин. Из него изготовляется проволока и листы таких же размеров, как и из манганина. Константан применяют для изготовления реостатов и электронагревательных элементов с температурой работы до 400 ºС.

При нагреве до температуры 900 ºС на поверхности константана образуется тонкая оксидная пленка. Такую проволоку можно плотно (виток к витку) наматывать без изоляционного слоя, при условии межвиткового напряжения до 1 В. Таким образом изготовляются реостаты.

Константан с успехом применяют для изготовления термопар с медью или железом для измерения температуры до нескольких сотен градусов.

Хромникилевые сплавы применяют для изготовления нагревательных элементов высоких температур (плит, паяльников, испарителей и т.д). Для этих целей из таких сплавов изготавливают проволоку диаметром до 0,02 мм и более и ленту 0,1×1 мм. Столь высокую жаростойкость хромникилевых сплавов можно объяснить высокой стойкостью его оксидов. При высоких температурах на поверхности сплава образуется оксид, который надежно защищает хромникилевый сплав от последующего окисления. Кроме того, оксидная пленка и сплав имеют практически равные температурные коэффициенты линейного расширения. Поэтому оксидная пленка не растрескивается и не отделяется от проволоки при ее нагревании и расширении. Однако хоть температурные коэффициенты линейного расширения и близки, но не равны. Поэтому при динамическом нагреве-охлаждении повреждения оксидной пленки весьма вероятны. Срок службы хромникилевой проволоки работающей при стабильной высокой температуре отличается в 20-30 раз от проволоки работающей в динамическом температурном режиме.