Презентація "Електроматеріалознавство. Провідникові матеріали"

ЕЛЕКТРОМАТЕРІАЛОЗНАВСТВООСНОВНІ ПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИ

ОСНОВНІ ПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИ

Провідникова мідь є очищеним від різних домішок металом червонувато-оранжевого кольору. Мідь має хороші механічні властивості, а також пластичність. Більше половини міді, що добувається, використовується в електротехніці для виготовлення різних проводів, кабелів, струмопровідних частин електротехнічної апаратури. Для цього переважно використовується чистий метал  Мідний дріт виготовляють з м'якої, тобто випаленої при оптимальній температурі (марка ММ) і твердій невипаленої (марка МТ) міді. Основні типи бронзи є сплавами міді з оловом (олов'яна бронза), алюмінієм (алюмінієві), берилієм (берилієві) і іншими легуючими елементами. Бронза добре обробляється різанням, тиском і добре паяються. Відносно електропровідності бронза поступається перед міддю, але перевершує її по механічній міцності, пружності, опору стиранню і корозійній стійкості. Бронзи мають високі механічні і антифрикційні властивості, корозійну стійкість, добрі ливарні властивості та оброблюваність різанням. Бронзи маркуються літерами Бр. Легуючі елементи позначаються початковою літерою назви цього елемента: А — алюміній, Б — берилій, Ж — залізо, К — кремній, Мг — магній, Мц — марганець, Н — нікель, О — олово, С — свинець, Ф — фосфор, Ц — цинк за буквами вказується вміст легуючих елементів у процентах. Лату́нь або жовта мідь  сплав міді та цинку. Частка цинку у латуні може бути відносно високою (понад 36%). Латунь досить добре зварюється і прокатується. Хоча не покрита лаком поверхня латуні чорніє на повітрі, але в масі вона краще чинить опір впливу довкілля, ніж мідь. Латуні маркуються літерою «Л». Прості латуні: Л96, Л85, Л59, де число показує кількість міді у відсотках, а решта цинк. В багатокомпонентних латунях легуючі елементи позначаються початковою літерою назви цього елемента: А — алюміній, Б — берилій, Ж — залізо, К — кремній, Н — нікель, О — олово, С — свинець, Ф — фосфор. ОСНОВНІ ПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИМідь та сплави на основі міді

ОСНОВНІ ПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИАлюміній та сплави на основі алюмінія Алюміній — метал сріблясто-білого кольору, має порівняно низьку механічну міцність, що є недоліком алюмінію. На повітрі алюміній дуже швидко покривається тонкою плівкою оксиду, який надійно захищає його від проникнення кисню повітря. В той же час ця плівка має значний електричний опір. З алюмінію виготовляють електроди електролітичних конденсаторів, а також алюмінієву фольгу. Дріт для проводів виготовляють з алюмінію, що містить не більш 0,5% домішок (марки А7 Е і А5 Е). Випускають м'який (АМ), напівтвердий (АПТ) і твердий (АТ) сорти алюмінію. АЛЬДРЕЙ - сплав алюмінія з міддю, кремнієм та залізом (вміст Al до 98%) має високу механічну міцність (близьку до твердої міді) і підвищену вібраційну стійкість. Використовується для виготовлення малонавантажених ліній електропередач. МАГНАЛІЙ - сплав алюмінія з магнієм відзначається низькою щільністю. Використовується для виготовлення стрілок різних електрорадіотехнічних приладів. СИЛУМІН відноситься до групи сплавів, що використовуються при литті деталей, з підвищеним вмістом кремнію, міді і марганцю. Характеризується високою щільністю і міцністю порівняно з алюмінієм, і широко використовується для виготовлення корпусних деталей електрообладнання. ДЮРАЛЬ відноситься до деформуючих сплавів алюмінія з міддю, магнієм і марганцем, які покращують механічні властивості, твердість і корозійну стійкість. Використовують для виготовлення корпусних деталей електрообладнання.

ОСНОВНІ ПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИЗалізо та сплави на основі заліза Залізо – один з найбільш поширених матеріалів, який з точки зору електротехніки характеризується високою механічною міцністю, високою магнітною проникністю, високою індуктивністю насичення, технологічністю, низькою ціною і доступністю. Питома провідність заліза значно нижча, ніж у міді чи алюмінію, що обмежує його використання в якості провідникового матеріалу. Електротехні́чна сталь — маловуглецева сталь з високою магнітною проникністю. Застосовують для виготовлення магнітопроводів (осердь) електротехнічного устаткування (трансформаторів, електричних генераторів, електродвигунів, дроселів, стабілізаторів напруги, реле тощо). Залізо використовують при виготовленні нагрівостійких сплавів і сплавів з високим опором, в електровакуумних приладах, як феромагнітний матеріал для пристроїв, що працюють в магнітних полях. Сплави заліза з вуглецем називаються сталями. Крім вуглецю залізовуглецеві сплави мають домішки кремнію, марганцю, сірки, фосфору та інших матеріалів, які отримали назву легуючих. За призначенням вуглецеві сталі поділяють на конструкційні та інструментальні.

ОСНОВНІ ПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИнатрій. Натрій відноситься до перспективних провідникових матеріалів, бо питома провідність його більша ніж у міді, а щільність - менша. Натрієві провода герметизують в поліетиленових оболонках, що забезпечує підвищену механічну міцність і стійкість до хімічно активних чинників. Крім того, в енергетиці розплавлений натрій і  його сплав з калієм використовується у реакторах з рідкометалічним теплоносієм. Натрій є робочим тілом у натрієвих газорозрядних лампах.

ОСНОВНІ ПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИБлагородні метали Благоро́дні мета́ли (шляхе́тні мета́ли) — метали, що належить до групи кольорових металів, які мають високу хімічну стійкість і умовно поділяються на дві підгрупи: дорогоцінні метали (золото, срібло) і платинові метали (платина, паладій). Усі ці метали характеризуються високими густиною, хімічною стійкістю до окиснення та дії хімічних реагентів. Срібло, рідше — золото застосовують в електротехнічній промисловості для виготовлення електричних контактів приладів, що працюють в агресивних середовищах, оскільки вони мають високу електропровідність у поєднанні з корозійною стійкістю. Срібло використовується також для виготовлення твердих припоїв. Платина і сплави на її основі використовуються для виготовлення термопар, які можуть працювати за температур до 1700°С (платино-платинородієві термопари типу ПП). Для прецизійних вимірювальних та автоматичних керувальних приладів застосовують потенціометри з обмоткою з благородних сплавів. Паладій і його сплави, а також деякі інші метали групи платини знайшли застосування як фільтри для водню та інших газів, в ядерній енергетиці.

ОСНОВНІ ПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИСплави високого опору

Матеріали для термопар

Важкоплавні метали До важкоплавних металів відносять метали з температурою плавлення більш ніж 1700°С. Ці метали, як правило, хімічно стійкі при низьких температурах, але при підвищених температурах активно взаємодіють з атмосферою. Тому вироби з них експлуатуються в вакуумі або середовищі інертних газів (аргон Аг, азот N2 и др.). Механічна обробка важкоплавних металів практично не можлива з-за їх підвищеної твердості і хрупкості. Важкоплавні метали (вольфрам W, реній Re, молібден Мо, тантал Та, титан Ti, ніобий Nb, цирконій Zr, гафній Gf) використовуються в електровакуумній техніці,напівпровідниковому виробництві і мікроелектроніці, для рухомих контактів і в якості матеріалів для нанпровідників. {5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Параметр. Титан ТіЦирконій Zr. Ніобій. Nb. Молібден Мо. Тантал Та. Реній. Re. Вольфрам WЩільність кг/м³45006500850010200166002140019300 Температура плавлення, °С1680186024152620297031803380 Питомий електричний опір, мк. Ом∙м0,420,410,180,0570,1350,210,055

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Матеріал. Щільність, кг/м³Температура плавлення,°СПитомий електричний опір, мк. Ом∙м. Область використання. Ртуть13550- 38,90,958 Лампи денного світла, ртутні контакти реле, рідкий катод в ртутних випрямлячах, ртутні лампи. Галій591029,70,56 Напівпровідникова техніка в якості легуючих домішок для германія, низькотемпературні припої, при виготовленні мікросхем. Індій72801560,09 Як акцепторна домішка і контактного матеріала в виробництві транзисторів і напівпровідникових пристроїв, низькотемпературні припої. Олово73102320,12 Олов’яну фольгу (6...8 мкм) з присадками використовують для виготовлення де-яких типів конденсаторів. Кадмій86503210,076 Виготовлення фотоелементів, покриття НВЧ волноводів замість срібла, гальванічних елементів, а також в атомних реакторах в якості сповільнювача. Свинець114003270,21 Виготовлення кабельних оболонок, плавких вставок запобіжників, пластин свинцевіх аккумуляторів, екранів для захисту від жорсткого випромінювання. Цинк71404200,059 Захисне покриття для інших металів, виготовлення фотоелементів а також для металізації паперу при виготовленні конденсаторів. Ртуть та інші матеріали

Надпровідники Надпровідники – речовини які при охолодженні нижче певної критичної емператури Тк електричний опір падає до нуля, тобто спостерігається явище надпровідності. Більша частина металів є надпровідниками. Деякі матеріали (кремній, германій) набувають надпровідникових властивостей при охолодженні під тиском.

Кріопровідники Поряд з надпровідністю в сучасній техніці використовується явище кріопровідності, тобто робота металу при кріогенних температурах, коли опір стає дуже малим, але є кінцевою величиною. Метали, що володіють такою властивістю, але без переходу в надпровідний стан, називаються кріопровідниками. Для отримання якісних кріопровідників необхідна висока чистота металу. Як правило використовуються метали, що мають при кріогенних температурах, які є вищими температур надпровідності, найменше значення питомого опору. До них відносять: при температурі рідкого водню - алюміній (20,3 К), а при температурі рідкого азоту - берилій (77,4 К).

Електровугільні вироби До електротехнічних вугільних виробів відносять щітки електричних машин, електроди для прожекторів та електролітичних ванн, аноди гальванічних еле­ментів, мікрофони, що містять вугільний порошок, вугільні високоомні резистори, розрядники для телефонних мереж. Первинною сировиною для виробництва електровугільних ви­робів є графіт, сажа та антрацит. Вугільні матеріали використовують для виготовлення щіток. Щітки призначені для утворення ковзного контакту між неру­хомими та обертальними частинами електричних машин. Промисловість випускає щітки різних марок: вугільно-графітні, графітні, електрографітовані, тобто піддані графітуванню; мідно-графітні з вмістом міді, що призводить до зниження електричного опору та незначного контактного падіння напруги між щітками і колектором.

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Марка припою. Хімічний склад,%Температура плавлення °CОбласть використання Мякі припоїПОС-30 Sn – 30; Pb – 68; Sb - 2256 Паяння міді, латуні, оцинкованого заліза. ПОС-61 Sn – 61; Pb – 38,1; Sb -0,8; Bi – 0,1183 Пайка гібридно-плівкових мікросхем, напівпровідникових мікросхем, друкованих плат, проводів і радіодеталей. ПОС-61 + 3%Ag Sn – 61; Pb – 35,9; Sb – 0,1; Ag - 3190 Те ж. ПОС-90 Sn – 90; Pb – 9,7; Sb – 0,3222 Паяння деталей з гальванічним покриттям. ПОСК-47 Sn – 47; Pb – 36; Sb -5,5; Cd – 11,5142 Створення контактів с посеребреною і обмідненою керамікою. ПОСИС-1 Sn – 30; Pb – 19; In – 50; Ag - 1130 Паяння дротів до тонких плівок на підложках зі скла. Сплав Вуда. Sn – 12,5; Pb – 25; Bi – 50; Cd – 12,565 Заливка деталей і паяння контактів що потребують знижених температур. АВИА-1 Sn – 55; Cd – 20; Zn - 25200 Паяння алюмінію і його сплавів. АВИА-2 Sn – 40; Cd – 20; Zn – 25; Al - 15250 Те ж. ПСр-2,5 Pb – 92,7; Ag – 2,5300 Паяння проводів, радіодеталей, що працюють при підвищених температурах, паяння елементів мікроелектроніки. Тверді припоїПСр - 25 Ag – 25; Cu – 40; Zn -25765 Паяння сталевих і мідних деталей. ПСр - 70 Ag – 70; Cu – 20; Zn - 10730 Паяння срібла і платини. ПСр -36 Cu – 36; Zn - 64800 Паяння латуней і бронз. При паянні використовують припої і флюси. Припої – це спеціальні сплави, які забезпечують надійний електричний контакт з’єднуваних поверхонь. Разом з припоями використовуються флюси – матеріали, які захищають поверхні від окислення. В якості флюсів при паянні найчастіше використовують вапняк, силікати, бура, борна кислота та каніфоль. Припої

металокераміка Серед електротехнічних виробів велике місце займають металокерамічні розривні кон­так­­ти — композиції з порошків тугоплавкого металу (W, Мо) з металом високої електро­про­відності (Cu, Ag) і ковзаючі контакти — композиції графіту з порошками міді або бронзи. З магнітних матеріалів методом порошкової металургії виготовляють магнітодіелектрики (композиції порошків магнітом'якого заліза високої чистоти, пермалою, альсиферу та інших сплавів з органічною смолою, склом та іншими діелектриками) і так звані ферити (матеріали, які добувають з оксиду заліза Fe203 і оксидів деяких інших металів — нікелю, марганцю, цинку та ін.).

Контактоли(струмопровідні пасти і клеї)Струмопровідні клеї складаються з малов'язкої або пастоподібної композиції, яка включає в себе як мінімум з дві складові: струмопровідного наповнювача і зв'язуючого елемента. Класифікація за ступенем електричного опору: З низьким питомим опором. Як струмопровідний наповнювач використовується лише метал. Наприклад, дрібнодисперсне золото, срібло або палладій. З середнім питомим опором. У ролі наповнювача виступає композит, що складається з графіту і металу в необхідних співвідношеннях. З високим питомим опором. Основний струмопровідний компонент — дрібнодисперсний графіт. Струмопровідний клей «Контактол» базується на основі дрібнодисперсного пороху срібла і синтетичних смол.

Вироби з провідникових матеріалівмідь. Контактні елементи. Кабельно-провідникова продукція. Припоїалюміній. Корпусні деталісріблографітсвинець. Джерела живлення. Нагрівальні елементизалізовольфрам. Джерела світла. Засоби електроніки