Электротехнические медно-никелевые сплавы – это сплавы, состоящие в основном из меди и никеля, которые обладают хорошей электрической проводимостью и механическими свойствами. Эти сплавы используются в различных электротехнических приложениях благодаря их специфическим характеристикам.
Основные преимущества электротехнических медно-никелевых сплавов:
- Хорошая электрическая проводимость: Медь является одним из лучших проводников электричества, а никель улучшает механические свойства сплава, не сильно влияя на проводимость.
- Высокая теплопроводность: Это позволяет применять сплавы в приложениях, требующих отвод тепла, например, в электрических моторах.
- Хорошая стойкость к коррозии: Медь и никель обладают хорошей устойчивостью к окислению, что делает сплавы долговечными.
- Прочность и устойчивость к высоким температурам: Электротехнические медно-никелевые сплавы выдерживают высокие температуры и обладают достаточной прочностью для применения в различных условиях эксплуатации.
Примеры применения электротехнических медно-никелевых сплавов включают использование их в изготовлении проводов, силовых кабелей, контактов и других элементов электротехники.
Химический состав
Электротехнические медно-никелевые сплавы МНМцЗ-12; МПМиАЖЗ-12-0,3-0,3; МНМц40-1,5; МНМц43-0,5; МН0,6 и MН16 (табл. 12) обладают высоким удельным электросопротивлением и особыми темоэлектрическими свойствами. Сплавы высокого электросопротивления делят на прецизионные, реостатные и сплавы для нагревательных элементов, тензорезисторов и электродов термопар. Особую группу состааляют сплавы для компенсационных проводов.
Табл. 12. Содержание Ni + Co и виды продукции электротехнических медно-никелевых сплавов
(по ГОСТ 492-2006)
| Сплав | Марка | Предел | Содержание Ni+Co, % | Вид продукции | Области применения |
| Манганин | МНМц3-12 | мин. | 2,5 | листы, проволока | электротехника, измерительные приборы |
| макс. | 3,5 | ||||
| Манганин | МНМцАЖ3-12-0,3-0,3 | мин. | 2,5 | проволока | компенсационные провода |
| макс. | 3,5 | ||||
| Константан | МНМц40-1,5 | мин. | 39 | проволока, полосы, ленты | электротехника, компенсационные провода |
| макс. | 41 | ||||
| Копель | МНМц43-0,5 | мин. | 42,5 | проволока | термопары, компенсационные провода |
| макс. | 44 | ||||
| Сплав ТП | МН0,6 | мин. | 0,57 | проволока | компенсационные провода |
| макс. | 0,63 | ||||
| Сплав ТБ | МН16 | мин. | 15,3 | проволока | компенсационные провода |
| макс. | 16,3 | ||||
| Примечания: | |||||
| 1. В константане марки МНМц40-1,5, применяемом в электронной ючн содержание массовой доли цинка должно быть не более 0,03%. | |||||
| 2. Знак «—», проставленный одновременно для верхнего и нижнего upon# массовой доли элемента, обозначает, что данный элемент не нормируется и ределяется только по требованию потребителя и в этом случае союц ние данной примеси включается в общую сумму примесей. | |||||
| 3. Примеси, не указанные в настоящей таблице, учитываются в общей сумме примесей | |||||
| 4. Примесью следует считать элемент, у которого указан только максимальный предел его содержания. | |||||
Физические свойства
Табл. 13. Физические свойства электротехнических медно-никелевых сплавов при различных температурах.
| Марка | Свойства | Температура, °С | ||||||||
| 0 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | ||
| МНМц40-1,5 (константан) | ρ*106, Ом*м | 0,483 | 0,482 | 0,483 | 0,485 | 0,488 | 0,497 | 0,503 | 0,509 | 0,515 |
| α’103, К-1 | — | 0,0206 | 0,0207 | 0,0414 | 0,072 | 0,1125 | 0,182 | 0,129 | 0,1375 | |
| Термо-ЭДС в паре с Pt при температуре холодного спая в °С, мкВ | 0 | -3,4 | -7,2 | -11,3 | -15,5 | -19,9 | -24,5 | -29,1 | -33,7 | |
| МН43-0.5 (копель) | ρ*106, Ом*м | 0,504 | 0,497 | 0,491 | 0,486 | 0,483 | 0,483 | 0,485 | 0,488 | 0,492 |
| α’103, К-1 | -0,14 | -0,12 | -0,1 | -0,06 | 0 | 0,04 | 0,06 | 0,08 | А. | |
| Термо-ЭДС в паре с Pt при температуре холодного спая в °С, мкВ | 0 | -4 | -8,5 | -13,5 | -18,5 | -23,7 | -27,4 | -34,6 | -40,2 | |
| МНМцЗ-12 | ρ*106, Ом*м | 0,4337 | 0,4331 | 0,4282 | 0,4281 | 0,4281 | — | — | — | — |
| (манганин) | α’103, К-1 | — | 0,08 | 0,0672 | 0,0028 | 0 | — | — | — | |
| Термо-ЭДС в паре с Pt при температуре холодного спая в °С, мкВ | 0 | 0,89 | 1,89 | 3,29 | 5,06 | — | — | — | — | |
| МН0,6 | ρ*106, Ом*м | 0,0299 | 0,03 | 0,031 | — | — | — | — | — | — |
| (ТП) | α’103, К-1 | 2,758 | 3,541 | — | — | — | — | — | — | — |
| Термо-ЭДС в паре с Pt при температуре холодного спая в °С, мкВ | 0 | 0,12 | -0,61 | -1,36 | -2,17 | -3,17 | — | — | — | |
| МН16 | ρ*106, Ом*м | 0,2352 | 0,2415 | — | — | — | — | — | — | — |
| (ТБ) | α’103, К-1 | 2,943 | 2,679 | — | — | — | — | — | — | — |
| Термо-ЭДС в паре с Pt при температуре холодного спая в °С, мкВ | 0 | -2,21 | -4,8 | -7,93 | -11,91 | -14.91 | — | — | — | |
Никель существенно упрочняет медь; при этом максимальную прочность и твердость имеют сплавы с 45…50% Ni. Для практического использования медно-никелевых сплавов в качестве материалов электротехнического назначения важно, что никель, существенно упрочняя медь, сохраняет присущую ей пластичность и вязкость.
Электротехнические сплавы применяют главным образом в виде проволоки или ленты. Высокая пластичность медно-никелевых сплавов — твердых растворов позволяет также изготавливать микропроволоку и фольгу.
Наиболее распространенными сплавами, которые применяют в мчсстве резистивных материалов для изготовления деталей точных измерительных приборов, являются константан МНМц40-1,5 (Cu — 40%Ni—1,5%Мп) и манганин МНМцЗ-12 (Cu—3%Ni—12%Mn) (см. табл. 12). Из этих сплавов изготавливают проволочные резисторы радиоэлектронной аппаратуры, реостаты и переменные электросопротивления, образцовые сопротивления, шунты и другие элементы электрических аппаратов.
Прецизионные электротехнические медно-никелевые сплавы применяемые для изготовления очень точных резисторов, измерительных приборов и вычислительных машин, должны обладать высокой временной и температурной стабильностью электрических параметров и обладать малой термо-ЭДС в паре с медью (или другими соединительными проводами) во избежание погрешностей от дополнительного источника ошибок. Термо-ЭДС, возникающая в контакте проволочного резистора с соединитель ными медными проводами, может изменить электрические пара метры схемы, что нарушит режим работы прибора и уменьшит точность его показаний.
Механические свойства
Табл. 14. Виды холоднодеформированной продукции из электротехнических медно-никелевых сплавов и их механические свойства
| Продукция, ГОСТ | Марка | Сост. поставки | Диаметр, мм | σb,МПа | σ10, % |
| В пределах или не менее | |||||
| Проволока константановая неизолированная, ГОСТ 5307-77 | МНМц40-1,5 | Тв | 0,02…5,00 | 640 | — |
| М | 0,10…0,45 | 440…640 | 15 | ||
| 0,50…5,0 | — | 20 | |||
| Проволока манганиновая неизолированная, ГОСТ 10155-75 | МНМц3-12 | Тв | 0,02…0,04 | — | — |
| М | 0,05…6,0 | — | до 9 | ||
| МНМцАЖ3-12-0,3-0,3 | М | 0,05…0,09 | 10 | ||
| Проволока из сплава копель, ГОСТ10155-75 | МНМц43-0,5 | М | 0,2 | 390 | 15 |
| 0,3 | 15 | ||||
| 0,4 | 15 | ||||
| 0,5 | 20 | ||||
| Проволока из спавов хромель Т, алюмель, копель и константан, ГОСТ 1790-77 | ХромельТ | М | 0,2; 0,3 | 490 | 15 |
| 0,5; 0,7 | 20 | ||||
| 1,2; 1,5 | |||||
| 3,2; 5,0 | |||||
| Алюмель | М | 0,2; 0,3 | 440 | ||
| 0,5; 0,7 | |||||
| 1,2; 1,5 | 20 | ||||
| 3,2; 5,0 | 25 | ||||
| Копель | М | 0,2; 0,3 | 390 | 15 | |
| 0,5; 0,7 | 20 | ||||
| 1,2; 1,5 | |||||
| 3,2; 5,0 | |||||
| Проволока из никелевого и медно-никелевых сплавов, ГОСТ 1791-67 | Хромель К | М | 0,20; 0,30 | 490 | 15 |
| 0,40…2,50 | 20 | ||||
| Копель | М | 0,20; 0,30 | 390 | 15 | |
| 0,40…2,50 | 20 | ||||
| Константан | м | 0,20; 0,30 | 390 | 10 | |
| 0,40…2,50 | 15 | ||||
| Сплав ТП | м | 0,20; 0,30 | 200 | 20 | |
| 0,40…2,50 | 25 | ||||
Медно-никелевые сплавы
Медно-никелевые сплавы (copper-nickel alloys) — сплавы меди с никелем и небольшим количеством других легирующих элементов (алюминия, марганца, железа, цинка и др. По назначению медно- никелевые сплавы подразделяют на две группы: конструкционные и электротехнические. К конструкционным относят высокопрочные и коррозионностойкие сплавы типа монель-металла, мельхиора, нейзильбера и куниали. В группу электротехнических сплавов входит константан, манганин, копель и др., обладающие высоким удельным электросопротивлением, тензочувствительностью и опрделенными термоэлектрическими свойствами. Большинство медно-никелевых сплавов относится к числу деформируемых.
