Materiały przewodowe

Materiały przewodowe – najlepszymi materiałami przewodowymi stosowanymi w technice są: srebro, miedź i aluminium.

Największą przewodność elektryczną wśród metali ma srebro, jednakże jego własności mechaniczne nie są zbyt dobre. Srebro łatwo łączy się z tlenkiem i siarką, co powoduje, że po pewny czasie pokrywa się tlenkami lub siarczkami. Z tych powodów – oraz z uwagi na cenę – zastosowanie srebra w przemyśle elektrotechnicznym jest ograniczone. Jako materiał przewodowy jest głównie stosowana miedź. Jej dobra przewodność oraz niezłe własności mechaniczne i znacznie niższa cena niż srebra decydują o szerokim zastosowaniu miedzi jako materiału przewodowego.

Obok miedzi na przewody elektryczne stosuje się stopy miedzi. Składniki stopowe obniżają w prawdzie w mniejszym lub w większym stopniu przewodność miedzi, lecz w znacznym stopniu poprawiają jej własności wytrzymałościowe.

Do składników znacznie zmniejszających przewodność elektryczną należą: fosfor, arsen, aluminium, żelazo, antymon i cyna. Srebro i kadm obniżają przewodność miedzi w znacznie mniejszym stopniu. Z tego powodu na przewody elektryczne, którym stawia się znaczne wymagania wytrzymałościowe, stosuje się przede wszystkim stopy miedzi ze srebrem, miedzi z kadmem i miedzi z manganem. W wykonawstwie przewodów elektrycznych stosuje się – poza miedzią – czyste aluminium. O jego zastosowaniu w elektronice decydują: dobra przewodność elektryczna, mała gęstość, dobra odporność chemiczna, doskonałe własności izolacyjne tlenków aluminium pokrywających w krótkim czasie powierzchnie przewodów.

Składniki stopowe, podobnie jak w miedzi zmniejszają przewodność elektryczną aluminium oraz sprzyjają korozji elektrochemiczne.

Materiały oporowe – są stosowane na elementy grzejne pieców, oporniki przemysłowe i laboratoryjne i elementy urządzeń pomiarowych. Charakteryzują się one: dużą opornością właściwą [Ω*mm2/m], mały współczynnik temperaturowy oporności [TWR], jest to parametr opisujący zachowanie się materiały przy zmianie temp. Otoczenia, dostatecznie wysoka temp. Topnienia.

Wyróżniamy mat. Oporowe metalowe i niemetalowe
I Metalowe.
1) stale oporowe nisko stopowe z dodatkiem chromu i aluminium.
2) stale oporowe wysoko stopowe: mangan 23%, mangan + chrom 10-20%, stale stopowe wykazują oporność 0,75[Ω*mm2/m].
3) stopy miedzi i niklu 53-60%, Cu 45-40%, Ni , stopy miedzioniklu wykazują oporność 005[Ω*mm2/m]
4) stopy niklochromowe: bez żelazowe 80,90% Ni + Cr, niskożelazowe 60-65% Ni + Cr 15-20% Fe, nichromy wysokożelazowe Ni + Cr + do 55% Fe.
5) bezniklowe stopy żelaza 65-85% Fe + Cr, Si,

Al. Materiały metalowe oporowe charakteryzują się wzrostem temp. Prze wzroście natężenia prądu.

II. Niemetalowe – char. Je spadek oporności właściwej za wzrostem temp., czyli ujemny współczynnik cieplny oporności.
1) związki Si z C inaczej karborundki SiC produkowane są w różnych odmianach, najpopularniejszy jest solid. Jest on odporny na działanie wysokich temp. W zakresie 1200-1400 0C. Elementy produkowane na bazie krzemu stosowane są w temp. Do 17000C.
2) związki Si z molibdenem – super kanthal III. stopy oporowe na oporniki precyzyjne powinny wykazywać się nast.

Właściwościami:
1) stałością w czasie i odpowiednio wysoką opornością właściwą.
2) mały temperaturowy współczynnik oporności [TWR]
3) mała siła termoelektryczna względem miedzi max 10 –5V/C
4) dobra wytrzymałość, dobre własności plastyczne. Warunkom tym odpowiadają wieloskładnikowe stopy – Cu i Mn, Srebra i Mn, Złota i Cr – materiały te uzyskują wymagane właściwości po bardzo precyzyjnej obróbce cieplnej.

Stopy oporowe które dziełają na zasadzie zmiany oporu elek. W zależności od temp. Nazywamy termometrami oporowymi, czyli pomiar temp.

Termometrem oporowym sprowadza się do pomiaru wielkości elektrycznych T=f(R) (temp. Jest funkcją oporności) Te elementy oporowe wykonane są z metali i stopów. Charakteryzują się duże siłą elektromotoryczną i niezależnością tej siły od czasu i warunków ogrzewania.

Termometry produkowane są z : - miedź – konstantan 200-4000C, - srebro – konstantan 200-5000C, - żelazo – konstantan 200-7000C, nichrom - nikiel 0-10000C, chromel – alumel 0-12000C, platynarod – platyna 0 13000C