Классификация проводниковых материалов

Слайд 3

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости
К материалам высокой проводимости относятся проводники

с удельным электрический сопротивлением ρ в нормальных условиях не более 0,1 мкОм∙м. Наиболее распространенными среди этих материалов –
медь и алюминий

малое удельное сопротивление (только серебро имеет меньшее удельное сопротивление);
достаточно высокая механическая прочность;
удовлетворительная в большинстве случаев стойкость к коррозии даже в условиях высокой влажности
хорошая обрабатываемость – медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
относительная легкость пайки и сварки

Отличительные особенности:

Слайд 4

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Получение меди.
Медь получают путем переработки

сульфидных руд, чаще других встречающихся в природе.
Медь, предназначаемую для электротехнических целей, обязательно подвергают электролитической очистке.
Полученные после электролиза катодные пластины меди переплавляют в болванки массой 80 – 90 кг, которые прокатывают и протягивают в изделия требуемого поперечного сечения.
Методом холодной протяжки получают твердую (твердотянутую) медь (маркируется МТ), которая имеет высокий предел прочности при растяжении и малое относительное удлинение, а также твердость и упругость при изгибе; проволока из твердой меди пружинит.

Слайд 5

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Если медь подвергнуть отжигу, т.

е. нагреву до нескольких сот градусов с последующим медленным охлаждением, то получится мягкая (отожженная) медь (маркируется ММ), которая сравнительно пластична, обладает малой твердостью и небольшой прочностью, но весьма большим относительным удлинением при разрыве и более высокой удельной проводимостью.
Отжиг меди производят в специальных печах без доступа воздуха, чтобы избежать окисления.
Стандартная медь, по отношению к которой выражают в процентах удельные проводимости металлов и сплавов в отожженном состоянии при 20 °С, имеет удельную проводимость 58 МСм/м, т. е. ρ = 0,0172 мкОм∙м.

Слайд 6

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Марки меди. Из выпускаемых в

стране марок стандартной меди в качестве проводникового материала используют медь Ml и МО.
Маркировка произведится по содержанию примесей в основном металле.
Медь Ml содержит 99,90% Cu, а в общем количестве примесей (0,10%) кислорода должно быть не более 0,08%.
Кислород является одной из наиболее вредных примесей в меди. При повышенном его содержании заметно ухудшаются механические и технологические свойства меди, а также затрудняется пайка и лужение. Медь, содержащая более 0,1% кислорода, легко разрушается при горячей обработке давлением, т. е. обладает красноломкостью.
Лучшими механическими свойствами обладает медь МО (99,95% Cu), в составе которой содержится не более 0,05% примесей, в том числе не свыше 0,02% кислорода. Такую медь получают путем специального режима плавки. Из меди МО может быть изготовлена наиболее тонкая проволока.

Слайд 7

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Свойства меди. Удельная проводимость меди

весьма чувствительна к наличию примесей
При содержании в меди 0,5% примеси Zn, Cd или Ag удельная проводимость ее снижается на 5%.
При том же содержании Ni, Sn или А1 удельная проводимость меди падает на 25 – 40%.
Еще более сильное влияние оказывают примеси Be, As, Fe, Si или Р, снижающие ее удельную проводимость на 55% и более.
!Но присадки многих металлов повышают механическую прочность и твердость меди как в холоднотянутом, так и отожженном состояниях.

Слайд 8

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Недостатком меди является ее подверженность

атмосферной коррозии с образованием оксидных и сульфидных пленок.
Скорость окисления быстро возрастает при нагревании, однако прочность сцепления оксидной пленки с металлом невелика.
Вследствие окисления медь непригодна для слаботочных контактов.
При высокой температуре в электрической дуге оксид меди диссоциирует, обнажая металлическую поверхность.
Металлическое отслаивание и термическое разложение оксидной пленки вызывает повышенный износ медных контактов при сильных токах.

Слайд 9

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Значительное влияние на механические свойства

меди оказывает водород. После водородного отжига твердость меди может уменьшиться в несколько раз. Разрушительное действие водорода сказывается особенно сильно при наличии кислорода, присутствующего в технической меди в виде оксида Cu2О.
Водород, легко проникая в глубь металла при повышенных температурах, вступает в реакцию:
Cu2O + Н2 = 2Cu + Н2О
Давление образующегося в металле водяного пара из-за незначительной скорости диффузии его может достигать нескольких тысяч атмосфер. Это приводит к образованию микротрещин, нарушающих вакуумную плотность материала и придающих ему хрупкость и ломкость. В производстве это явление называют водородной болезнью.

Слайд 10

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Применение меди. Медь применяют в

электротехнике для изготовления проводов, кабелей, шин распределительных устройств, обмоток трансформаторов, электрических машин, токоведущих деталей приборов и аппаратов, анодов в гальваностегии и гальванопластике.
Медные ленты используют в качестве экранов кабелей. Твердую медь употребляют в тех случаях, когда необходимо обеспечить особенно высокую механическую прочность, твердость и сопротивляемость истиранию, например, для изготовления неизолированных проводов.
Если же требуется хорошая гибкость и пластичность, а предел прочности на растяжение не имеет существенного значения, то предпочтительнее мягкая медь (например, для монтажных проводов и шнуров).

Слайд 11

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Применение меди. Из специальных электровакуумных

сортов меди изготавливают детали клистронов, магнетронов, аноды мощных генераторных ламп, выводы энергии приборов СВЧ, некоторые типы волноводов и резонаторов.
Кроме того, медь используют для изготовления фольгированного гетинакса и применяют в микроэлектронике в виде осажденных на подложки пленок, играющих роль проводящих соединений между функциональными элементами схемы.
Несмотря на большой коэффициент линейного расширения по сравнению с коэффициентом расширения стекол, медь применяют для спаев со стеклами, поскольку она обладает рядом замечательных свойств: низким пределом текучести, мягкостью и высокой теплопроводностью.

Слайд 12

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Алюминий – металл серебристо-белого цвета,

важнейший из легких металлов.
Удельное сопротивление алюминия в 1,6 раза больше удельного сопротивления меди, но алюминий в 3,5 раза легче меди.
Малая плотность обеспечивает бόльшую проводимость на единицу массы, т. е. при одинаковом сопротивлении и одинаковой длине алюминиевые провода в два раза легче медных, несмотря на большее поперечное сечение.
По сравнению с медью алюминий намного больше распространен в природе и характеризуется меньшей стоимостью.
Алюминий получают электролизом глинозема А12О3 в расплаве криолита Na3AlFe при температуре 950 °С.

Слайд 13

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости
Обозначения: г.ц.к. – гранецентрированная кубическая; Д –

диамагнетик, П – парамагнетик

Сравнительные характеристики алюминия и меди

Слайд 14

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Зависимости удельного сопротивления ρ, удельной

теплоемкости с и температурного коэффициента линейного расширения αl от температуры для алюминия

Слайд 15

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Зависимости удельной проводимости отожженного алюминия

от содержания примесей

Примеси в различной степени снижают удельную проводимость алюминия.
Никель, кремний, цинк, железо, мышьяк, сурьма, свинец и висмут, в количестве 0,5% снижают удельную проводимость алюминия в отожженном состоянии не более чем на 2 – 3%.
Примеси меди, серебра и магния, снижающие ее на 5 – 10% при том же процентном содержании по массе.
Очень сильно снижают удельную проводимость алюминия добавки ванадия, титана и марганца.
Примеси, не образующие твердых растворов с алюминием, мало влияют на его электрическую проводимость, в отличие от заметно ее снижающих примесей, образующих с алюминием твердые растворы; исключением является цинк.
Закалка увеличивает сопротивление алюминия в присутствии тех примесей, которые увеличивают свою растворимость при нагревании.
В техническом алюминии главными примесями являются кремний и железо.

Слайд 16

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Марки алюминия.
Для электротехнических целей

используют алюминий технической чистоты АЕ, содержащий не более 0,5% примесей.
Изготовленная из алюминия АЕ и отожженная при температуре 350 ± 20 °С проволока обладает при 20 °С удельным сопротивлением не более 0,0280 мкОм∙м.
Алюминий высокой чистоты А97 (не более 0,03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов.
У алюминия особой чистоты А999 содержание примесей не превышает 0,001%. Чистоту его контролируют по значению остаточного удельного сопротивления при температуре жидкого гелия, которое не должно превышать 4∙10−6 мкОм∙м.

Слайд 17

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Прокатку, протяжку и отжиг алюминия

производят аналогично соответствующим операциям для меди.
Из алюминия путем прокатки можно получать очень тонкую (6 – 7 мкм) фольгу, применяемую в качестве обкладок в бумажных конденсаторах, или пластины конденсаторов переменной емкости.
Конструкция спирального конденсатора:
а – в развернутом виде;
б – секция конденсатора с намоткой со скрытыми электродами;
в – сечение витка спирали;
1, 2 – гибкие диэлектрические ленты;
3, 4 – электроды

Слайд 18

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Свойства поверхности алюминия. Алюминий активно

окисляется и покрывается тонкой пленкой оксида с большим электрическим сопротивлением.
Такая пленка предохраняет алюминий от коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов, что делает невозможным пайку алюминия обычными методами.
Поэтому для пайки алюминия применяют специальные пасты-припои или используют ультразвуковые паяльники.
Более толстый слой оксида, создает надежную электрическую изоляцию на сравнительно высокие напряжения. Его получают с помощью электрохимической обработки алюминия.
Оксидная изоляция прочна механически и нагревостойка; она может быть сравнительно тонкой (слой оксида толщиной 0,03 мм имеет пробивное напряжение порядка 100 В, а толщиной 0,04 мм – около 250 В).

Слайд 19

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Из оксидированного алюминия изготавливают катушки

без дополнительной межвитковой или междуслойной изоляции.
Недостатками оксидной изоляции проводов являются ее ограниченная гибкость и заметная гигроскопичность.
Наиболее широкое применение оксидная изоляция получила в электролитических конденсаторах; ее используют также в некоторых типах выпрямителей и разрядников.
На практике важное значение имеет вопрос защиты от гальванической коррозии в местах контакта алюминия и меди.
Если область контакта подвергается воздействию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток направлен от алюминия к меди, вследствие чего алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией.

Классификация проводниковых материалов

Содержание

Классификация проводниковых материалов

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости К материалам высокой проводимости относятся проводники

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Cu)Получение меди. Медь получают путем переработки

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Cu) Если медь подвергнуть отжигу, т.

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Cu) Марки меди. Из выпускаемых в

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Cu) Свойства меди. Удельная проводимость меди

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Cu) Недостатком меди является ее подверженность

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Cu) Значительное влияние на механические свойства

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Cu) Применение меди. Медь применяют в

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Cu) Применение меди. Из специальных электровакуумных

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Al) Алюминий – металл серебристо-белого цвета,

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимостиОбозначения: г.ц.к. – гранецентрированная кубическая; Д –

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Al) Зависимости удельного сопротивления ρ, удельной

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Al) Зависимости удельной проводимости отожженного алюминия

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Al) Марки алюминия. Для электротехнических целей

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Al) Прокатку, протяжку и отжиг алюминия

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Al) Свойства поверхности алюминия. Алюминий активно

Классификация проводниковых материаловМатериалы высокой проводимости (Al) Из оксидированного алюминия изготавливают катушки

Похожие презентации

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости
К материалам высокой проводимости относятся проводники

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Получение меди.
Медь получают путем переработки

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Если медь подвергнуть отжигу, т.

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Марки меди. Из выпускаемых в

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Свойства меди. Удельная проводимость меди

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Недостатком меди является ее подверженность

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Значительное влияние на механические свойства

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Применение меди. Медь применяют в

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Cu)
Применение меди. Из специальных электровакуумных

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Алюминий – металл серебристо-белого цвета,

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости
Обозначения: г.ц.к. – гранецентрированная кубическая; Д –

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Зависимости удельного сопротивления ρ, удельной

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Зависимости удельной проводимости отожженного алюминия

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Марки алюминия.
Для электротехнических целей

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Прокатку, протяжку и отжиг алюминия

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Свойства поверхности алюминия. Алюминий активно

Классификация проводниковых материалов
Материалы высокой проводимости (Al)
Из оксидированного алюминия изготавливают катушки