Реферат: Матеріали високої провідності. Сплави та неметалеві провідники
Для контактів з
великими значеннями потужності, що комутується, використовують металокерамічні
матеріали. Заготовку пресують з порошку вольфраму під великим тиском, спікають
в атмосфері водню, отримуючи міцну, але пористу основу, яку пропитують
розплавленим сріблом або міддю для збільшення провідності.
До недоліків вольфраму
можна віднести:
складність обробки;
утворення в
атмосферних умовах оксидних плівок;
необхідність у великих
тисках для забезпечення малих значень електричного опору контакту.
Молібден – широко використовується в
електровакуумній техніці, але при менших температурах ніж вольфрам. Може
експлуатуватися тільки в вакуумі або інертному газі. Механічна міцність
молібдену в дуже великій степені залежить від механічної обробки матеріалу,
виду виробу, діаметру стрижнів або дроту та наступної термообробки. Його межа
міцності при розтягуванні σр може приймати значення від 350 до
2500 [МПа], а відносне подовження перед розривом ∆ℓ/ℓ
становить від 2% до 55%. Щільність молібдену приблизно вдвічі менша ніж у
вольфраму.
Застосування
молібдену:
в електровакуумній
техніці. Найбільш розповсюдженими є марки МЧ (молібден чистий) та МК (молібден
з кремнієм). Остання марка має високу механічну міцність при високих
температурах;
в якості матеріалу для
контактів.
Благородні метали
Золото – метал жовтого кольору, який має
високу пластичність.
Параметри: межа
міцності при розтягуванні σρ=150 [МПа]; відносне
подовження перед розривом ∆ℓ/ℓ=40%.
Застосовується в якості:
контактного матеріалу для корозійно – стійкого покриття, електродів
фотоелементів, вакуумного напилення плівкових мікросхем, тощо.
Срібло – білий блискучий метал, стійкий до
окислення при нормальній температурі. Має найменший питомий опір з усіх металів
– ρ= 0,016 [мкОм·м].
Параметри срібного
дроту: межа міцності при розтягуванні σρ=200 [МПа];
відносне подовження перед розривом ∆ℓ/ℓ=50%.
Застосовується в
якості: контактного матеріалу, обкладинок керамічних та слюдяних конденсаторів
(срібло наноситься безпосередньо на матеріал діелектрика).
Недоліками срібла є:
схильність до міграції
по поверхні та всередину діелектрика, на який його наносять, при високих
вологості та температурі;
але найгіршу хімічну
стійкість у порівнянні з іншими благородними металами.
Платина – хімічно стійкий метал, який
практично не з’єднується з киснем. Добре піддається механічній обробці, здатний
витягуватися в тонкі нитки або стрічки. Параметри: межа міцності при
розтягуванні σρ = 150 [МПа], відносне подовження перед
розривом ∆ℓ/ℓ=30÷35%. Застосовується для виготовлення
термопар для вимірюванні температур до 16000С. Внаслідок низької
твердості платина не використовується самостійно, але служить основою для
контактних сплавів. Так сплави платини з іридієм стійкі до окислення та зносу,
мають високу твердість і допускають велику частоту включень, однак
характеризуються високою вартістю, що обмежує їх широке застосування.
Паладій – метал за
багатьма властивостями близький до платини, іноді служить її замінником.
Параметри: межа міцності при розтягуванні σρ = 200 [МПа], відносне
подовження перед розривом ∆ℓ/ℓ=40%. Застосовується в
електровакуумній техніці для поглинання водню; сплави паладія зі сріблом
використовуються для виготовлення контактів.
Нікель – сріблясто – білий
метал, що широко використовується в електровакуумній техніці. Його достатньо
легко можна отримати в дуже чистому вигляді (99,99% Ni). Параметри: межа
міцності при розтягуванні σρ=400÷600 [МПа], відносне
подовження перед розривом ∆ℓ/ℓ=35÷50%. Гарно
обробляється навіть в холодному вигляді (кується, пресується, прокатується,
штампується), є стійким до окислення. Використовується для захисту виробів з
заліза.
Кобальт – отримують
металургійним шляхом з подальшим очищенням та відновленням оксидів кобальту
воднем. Параметри: межа міцності при розтягуванні σρ=500 [МПа],
відносне подовження перед розривом ∆ℓ/ℓ більше 50%. Хімічно
не активний. Використовується в якості складової магнітних та жаростійких
сплавів, а також сплавів з малими температурними коефіцієнтами лінійного розширення.
Цинк – світло-сірий
метал. Отримують металургійним шляхом з подальшою електролітичною очисткою.
Цинк марки ЦВ (високоочищений) має 99,99% Zn та 0,01% домішок. При нормальній
температурі крихкий. При нагріванні до 1000С стає пластичним та
тягучим, а при подальшому підвищенні температури до 2000С – знов
крихким. Використовується в якості захисного покриття, для виготовлення
фотоелементів, електродів гальванічних елементів, для металізації паперу в
малогабаритних метало-паперових конденсаторах.
Ртуть – єдиний метал, який при
нормальній температурі знаходиться в рідинному стані. Її добувають з кіновари HgS
шляхом термічного розкладання при температурі 5000С, після чого
піддають багатократному очищенню, яке закінчується вакуумною перегонкою при
температурі 2000С. Ртуть легко випаровується та має значний тиск
парів при кімнатній температурі. Пари ртуті відрізняються більш низькою
напругою іонізації, у порівнянні з іншими звичайними та інертними газами, що
обумовлює застосування ртуті в газорозрядних приладах. Ртуть окислюється на
повітрі тільки при температурах, близьких до температури її кипіння. Магній,
алюміній, цинк, олово, свинець, кадмій, платина, золото та срібло розчиняються
в ртуті, створюючи амальгами. Слабо розчиняються в ртуті мідь та нікель. Зовсім
не розчиняються в ртуті вольфрам, залізо або тантал. Ртуть застосовується в
якості рідинного катоду в ртутних випрямлячах, ртутних лампах та газорозрядних
приладах, лампах денного світла, а також в якості ртутних контактів в реле
тощо. Ртуть її з’єднання та пари є дуже шкідливими для організму людини.
|
