Сплавы меди с никелем

Содержание
  1. Свойства и сферы применения медно-никелевых сплавов
  2. Что это за сплав
  3. Виды медно-никелевых сплавов
  4. Константан
  5. Копель
  6. Нейзильбер
  7. Куниаль
  8. Манганин
  9. Монель
  10. Мельхиор
  11. Марки и химический состав сплава
  12. Свойства
  13. Применение
  14. Никель, хим. состав и применение никелевых и медно-никелевых сплавов
  15. Марки и химический состав никеля
  16. Влияние примесей на свойства металла
  17. Применение никеля в чистом виде
  18. Никелевые сплавы
  19. Сплав с кремнием
  20. Сплавы никеля и марганца
  21. Алюмель
  22. Хромели
  23. Медно-никелевые сплавы
  24. Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля
  25. Основные типы термоэлектродных сплавов из меди и никеля
  26. Алюмель
  27. Хромель
  28. Копель
  29. Константан
  30. Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля. Это группа сплавов, применяемых для создания термопар и других элементов термоэлектрических устройств
  31. Общие требования к материалам для термопар
  32. Алюмель
  33. Хромель
  34. Копель
  35. Константан
  36. Термоэлектродные сплавы в компании «ПАРТАЛ»
  37. Как называется сплав меди с никелем?
  38. Что дает добавка к меди никеля?
  39. Классификация
  40. Нейзильберы
  41. Сплавы высокого сопротивления
  42. Заключение

Свойства и сферы применения медно-никелевых сплавов

Сплавы меди с никелем

Медь давно известна своими высокими показателями электропроводности и теплоотдачи. Если в медь добавить легирующие вещества, то ее свойства значительно изменятся.

Технические характеристики медно-никелевых сплавов значительно лучше, чем у чистого металла.  Сплавы на основе меди имеют высокую прочность и твердость. Они легко обрабатываются различными способами, устойчивы к воздействию влаги.

Сплавы из меди и никеля широко применяются в различных областях промышленности.

Медно-никелевый сплав

Что это за сплав

При смешивании различных цветных металлов получают материалы с заранее запланированными повышенными свойствами. В сплаве меди и никеля последний выступает в качестве дополнительного легирующего компонента. Он вводится вместе с другими металлами, повышая прочность, твердость и жидкотекучесть меди, изменяя ее температуру плавления.

В качестве дополнительных легирующих элементов используют никель, алюминий, марганец.

Виды медно-никелевых сплавов

Легированный сплав меди никелем образует большое количество твердых растворов, которые делятся на несколько групп:

  • конструкционные;
  • электротехнические;
  • ювелирные.

Основные характеристики конструкционных медно-никелевых сплавов: высокая твердость, сопротивление стиранию, коррозионная стойкость. Вместе с никелем используют марганец, хром, алюминий, цинк и другие компоненты.

В электротехнических сплавах содержание марганца может превосходить никель. Сплавы обладают стабильным сопротивлением, высокой токопроводностью.

К декоративным относятся соединения меди и никеля, хорошо поддающиеся разным видам обработки: резанию, деформации. Они обладают высокой жидкотекучестью.

Константан

Сплав маркируется — МНМц 40-1,5. Такое обозначение говорит о том, что в нем около 40% никеля. Константан относится к электротехническим материалам. Имеет высокое омическое сопротивление и малое линейное расширение при нагреве.

Пластичный материал хорошо обрабатывается прокаткой. Из константана делают проволоку и лист для термоэлектродов, преобразователей.

Копель

Медно-никелевый сплав с высокой термической устойчивостью, маркируется МНМц 43-0,5. Дополнительный легирующий компонент — марганец. Выпускается в виде проволоки различных диаметров. Используется для изготовления компенсационных проводов и низкотемпературных преобразователей. Устойчив к воздействию кислой среды, работает в инертных газах.

Основное свойство — высокая стабильность сопротивления при изменении температур. Относится к жаростойким материалам. Устойчиво сохраняет свои характеристики при температуре до 600⁰.

Проволока

Нейзильбер

Ювелирный медный сплав с содержанием никеля 15% и цинка в пределах 20%. Никель придает сплаву белый цвет с зеленоватым или голубым отливом.

Немецкие химики изобрели сплав, как дешевый заменитель белого золота, не отличающийся от него внешне. Нейзильбер получился более твердым, устойчивым к влаге и пару. Не темнеет и не теряет своих декоративных свойств. В Европе использовался для изготовления наград и бижутерии. В настоящее время из него делаются медали, ордена, лады для гитар и хирургические инструменты.

Куниаль

Сплав выпускается в 2 вариантах и в конце маркировки имеет буквы А и Б. Оба вида сплава обладают коррозийной стойкостью. При повышенных температурах склонен к растрескиванию.

Куниаль-А легируется дополнительно алюминием, кобальтом и железом. Производится в виде прутков.

Куниали-Б — в меди растворяют только никель, содержание остальных веществ в сумме составляют не более 1%. Из материала изготавливают полосы для пружин и рессор.

Манганин

В этом сплаве кроме меди и никеля присутствует 13% марганца. Имеет красивый золотисто-красный цвет. Манганин может содержать железо. Он относится к изначально состаренным сплавам — приобретает свои механические свойства после термической обработки. Обладает электрической стабильностью при изменении температуры.

Манганин применяется в электроизмерительных приборах высокой точности, для создания эталонов.

Существует и другой состав сплава, в котором медь заменена серебром. Технические характеристики практически не отличаются. Белый Манганин значительно дороже.

Монель

Кроме меди и никеля в сплав добавляют марганец и железо. Монель назван в честь руководителя американской химической лаборатории, где разрабатывался сплав. Материал устойчив к коррозии, пластичен и прочен. Обладает высокой устойчивостью к воздействию кислот, щелочей. Маркируется — НМЖМц28-2,5-1,5.

Монель применяется при изготовлении приборов, оборудования химической, нефтяной промышленности. Используется в аппаратостроении, медицине и судостроительной промышленности для изготовления антикоррозионных деталей.

Сплав высокопластичный, легко обрабатывается в холодном и горячем состоянии. Механическая обработка возможна только на низких оборотах.

Мельхиор

Белый твердый сплав содержит меди в пределах 70–90%. Относится к ювелирным составам. Кроме никеля имеет легирующие вещества:

Обладает высокой коррозионной устойчивостью в морской соде и среде газов. Температура плавления в пределах 1150–1230⁰, не зависит от соотношения составляющих.

Наиболее распространенные марки мельхиора — МНЖМц30-1-1 и МН16. Свои технические характеристики получает после отжига. Относится к группе изначально состаренных сплавов.

В прошлом веке мельхиор называли серебром для пролетариата. Внешне не отличается от серебра, но значительно тверже и дешевле его.

Посуда и ложки из него также окисляются и темнеют, как из чистого серебра. Требуют постоянного ухода.

Низкая стоимость материала позволяла простым рабочим купить из него посуду и выдавать ее за серебряную. Хорошо чистится простым зубным порошком и пастами без добавок.

Из мельхиора делают ложки, вилки, столовую посуду, различные украшения. Он хорошо поддается обработке, резьбе, чеканке. Из него изготавливают хирургические инструменты, монеты, медали.

Изделия из мельхиора

Марки и химический состав сплава

Сплавы изготавливаются на основе меди, в которую добавляется никель и другие составляющие, согласно ГОСТ 492-73. Обладая высокой пластичностью, материалы относятся к обрабатываемым давлением. Дополнительно легируются другими элементами:

  • марганцем;
  • алюминием;
  • цинком;
  • железом.

Наибольшее количество выпускаемых сплавов приходится на двухкомпонентные составы, которые отличаются лишь содержанием основных веществ. Это марки МН25, МН19 и МН95-5.

с увеличением доли никеля повышается электросопротивление и прочность. Снижаются теплопроводность, пластичность и линейное расширение.

Например, МН95-5 характеризуется хорошими механическими свойствами, легко обрабатывается давлением, не образует коррозионных трещин.

Мельхиор марки МН19 значительно превосходит МН95-5 по прочности, твердости, коррозионной устойчивости. Он не образует микротрещин при низких температурах, подвергается холодной и горячей штамповке. Температура плавления и рекристаллизации (переход в твердое состояние) у него гораздо выше.

Конструкционные составы обладают высокой коррозионной прочностью и твердостью. В качестве дополнительных легирующих веществ в них входят хром, магний, литий, кобальт. К таким сплавам относятся:

  • куниали;
  • нейзильбер;
  • мельхиоры;
  • МН95-5;
  • МНЖ5-1.

Сплавы представляют собой твердые растворы никеля и других компонентов. Имеют высокую прочность, коррозионную устойчивость. Свои свойства приобретают после термической обработки.

Куниали — трехкомпонентные составы с добавлением алюминия. Обрабатываются давлением в горячем состоянии. Нейзильберы и мельхиоры устойчивы в кислой и щелочной среде, морской воде. Обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии. Обработка резанием допускается только на малых режимах, чтобы исключить сильный нагрев и подкаливание в зоне реза.

Электротехнические составы отличаются высокой электропроводностью, пластичностью, стабильной ЭДС. К ним можно отнести:

  • МН0,6 — ТП;
  • МНЖКТ5-1-0.2-0.2;
  • МНМц40-1,5 — Константан;
  • МНМц3-12;
  • МНМц43-0,5 — Копель.

Из них изготавливают проволоку, прутки и полосу методом проката. Применяют в различных электрических приборах, сетях, термопарах и другом электрическом оборудовании.

Добавление марганца делает медно-никелевые составы пластичными, устойчивыми к низким температурам.

Производство сплава

Свойства

При растворении никеля в меди повышаются механические свойства исходных материалов:

  • твердость;
  • прочность;
  • пластичность;
  • сопротивление на разрыв и изгиб.

Сплав обладает высокой коррозионной устойчивостью в агрессивной среде и морской воде. Составы с высоким содержанием никеля, включающие в себя алюминий и магний обладают повышенной прочностью. Двухкомпонентные составы имеют стабильное значение сопротивления.

Высокие литейные качества позволяют отливать из медно-никелевых твердых растворов детали с мелкими элементами, ювелирные украшения. Никель и марганец повышают свариваемость деталей, позволяя соединять даже разные по составу материалы.

Применение

Медно-никелевые сплавы широко применяются в различных областях промышленности. Из них делают проволоку, компенсационные пружины, конденсаторные трубы, детали измерительных приборов, реле, датчиков.

Применяемые в качестве ювелирных составов, мельхиор и нейзильбер широко используют в приборостроении. Из них делают острые скальпели и другие медицинские инструменты.

Награды, корпуса часов, бижутерия и многие другие красивые и полезные мелочи отливают и штампуют из медно-никелевых сплавов. Из них делают трубопроводы, работающие в агрессивной среде, пружины, служащие в холод, детали машин и станков.

Источник: https://metalloy.ru/splavy/medno-nikelevye

Никель, хим. состав и применение никелевых и медно-никелевых сплавов

Сплавы меди с никелем

Никель — высокопрочный пластичный металл серебристо-белого цвета. Был открыт в 1751 году шведским химиком Акселем Кронстедтом. В периодической системе Д. И. Менделеева имеет номер 28 и символ Ni, атомная масса равна 58,71.

Никель — твердый и вязкий металл с ферромагнитными свойствами. Он хорошо поддается сварке, ковке, штамповке и прокатке. Отличается устойчивостью в химически активных средах, в том числе в щелочах. В атмосферных условиях покрывается защитной оксидной пленкой и не окисляется даже при температуре 800 ⁰С.

Физические свойства никеля:

Благодаря своим свойствам никель в чистом виде и особенно в сплавах широко применяется в различных областях промышленности. Металл образует твердые растворы со многими элементами.

Марки и химический состав никеля

Согласно ГОСТ 849-2008, выпускается 7 марок никеля — Н0, Н1Ау, Н1у, Н1, Н2, Н3 и Н4. В их составе содержится от 97,6 до 99,99 % никеля в сумме с небольшим процентом кобальта (Co) — от 0,005 до 0,7 %. Остальную массу занимают примеси:

Подробный химический состав никеля разных марок представлен в таблице ниже.

МаркаХимический состав, %
Ni и co, не менееВ том числе Co, не болееПримеси, не более
CMgAlSiPSMnFeCuZnAsCdSnSbPbBi
H099,990,0050,0050,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0020,0010,00050,00050,00030,00030,00030,00030,0001
H1Ay99,950,10,0010,0010,0020,0010,0010,010,10,0010,0010,00060,00050,00050,00050,0001
H1y99,950,10,010,0010,0020,0010,0010,010,0150,0010,0010,00050,00050,00050,00050,0003
H199,930,10,010,0010,0020,0010,0010,020,020,0010,0010,0010,0010,00010,0010,0006
H299,80,150,020,0020,0030,040,040,0050,1
H398,60,70,10,030,6
H497,60,70,150,041,0

Влияние примесей на свойства металла

Сера является одной из наиболее вредных примесей. Она придает никелю краcноломкость, из-за которой ухудшаются свойства металла при обработке давлением. Чтобы нейтрализовать действие серы, добавляют марганец и/или магний.

Углерод в количестве до 0,1 % никак не влияет на свойства металла, однако при большем содержании этого элемента он выпадает из твердого раствора при отжиге и снижает пластичность холодного никеля.

При содержании висмута и свинца в количестве от 0,002 % становится невозможной горячая обработка металла: так как эти элементы почти не растворяютися в твердом состоянии, из-за них разрушается слиток. Поэтому во всех марках никеля количество свинца и висмута ограничено 0,001 и 0,0006 % соответственно.

Алюминий увеличивает электросопротивление никеля. Данный элемент содержится в самой чистой марке — Н0. Кроме того, широко применяются сплавы никеля и алюминия: у них высокая жаропрочность и устойчивость к коррозии.

Железо не оказывает ощутимого влияния на свойства никеля. Кремний раскисляет основной металл, благодаря чему благоприятно влияет на его литейные свойства, химическую стойкость и прочность.

Кобальт повышает жаростойкость, жаропрочность и прочность никеля, а марганец оказывает положительные влияние на технологические и механические свойства металла, улучшает его электросопротивление.

Применение никеля в чистом виде

Для защиты металлов от коррозии

Для этого используются покрытия, которые наносятся гальванопластикой или плакированием. Первый способ применяют для алюминия, чугуна, магния и цинка, второй — для нелегированных сталей и железа.

Для производства металлических изделий, которые имеют постоянные формы и высокую коррозионную устойчивость

Никель в чистом виде стоит дороже, чем железо и сталь, поэтому используется в тех случаях, когда невозможно обойтись другим металлом с никелевым покрытием. Из никеля производят тигли и котлы, цистерны для перевозки и плавления щелочей, хранения реагентов, пищевых продуктов и др.

В никелевых трубах изготавливают конденсаты. Инструменты их этого металла устойчивы при взаимодействии с агрессивными элементами, поэтому они практически незаменимы в химических лабораториях и медицинских центрах.

Различные приборы из никеля применяются для телевидения, радиолокации и атомной техники.

В качестве катализаторов и фильтров в химической промышленности

Никель обладает такими же каталитическими свойствами, что и палладий, но стоит значительно меньше, поэтому широко используется в виде порошка в реакциях гидрирования спиртов, непредельных и ароматических углеводородов, циклических альдегидов.

Порошок чистого никеля также подходит для создания пористых фильтров, которые используются для фильтрования различных продуктов: топлива, газов и др.

Для механических прерывателей нейтронного пучка.

Свойства никеля позволяют получать нейтронные импульсы с большой энергией, в результате чего пластины из этого металла применяются в ядерной физике.

Также никель используют при изготовлении электродов в щелочных аккумуляторах.

Никелевые сплавы

В сплавах никель (вместе с кобальтом) соединяется с алюминием, кремнием, марганцем, железом и хромом. Согласно ГОСТ 492-73, в них допускается не более 1,4 % примесей. В составе примесей содержится незначительная доля магния, свинца, серы, углерода, висмута, мышьяка, сурьмы, кадмия, олова. Отдельной группой выступают медно-никелевые сплавы.

Все сплавы никеля разделяются на четыре большие группы:

Сплав с кремнием

Кремнистый никель НК 0,2 содержит 99,4 % никеля (с кобальтом), 0,15 – 0,25 % кремния и до 0,45 % примесей. Из этого сплава изготавливаются ленты и полосы, которые находят применения в электротехнике: из них делают детали приборов и устройств.

Сплавы никеля и марганца

Марганцевый никель выпускается четырех марок — НМц1, НМц2, НМц2,5 и НМц5. Из сплава НМц1 производят сетки управления ртутных выпрямителей.

НМц2 находит применение в электронных лампах повышенной прочности, используется для держателей сеток и др.

Проволока из сплавов НМц2,5 и НМц5 используется в свечах двигателей — автомобильных, авиационных и тракторных. НМц5 также применяется для радиоламп.

Алюмель

Алюмель (НМцАК 2-2-1) — сплав никеля, алюминия, марганца и кремния.

Он содержит 1,60−2,40 % алюминия, 1,80−2,70 % марганца, 0,85−1,50 кремния, до 0,7 % примесей, остальная часть — никель с кобальтом (кобальта — до 1,2 %).

Алюмель применяется для изготовления термопар, которые используются для измерения температуры в различных областях промышленности, системах автоматики, а также в медицине и научных исследованиях.

Хромели

Хромель Т (НХ 9,5) — сплав никеля и 9-10 % хрома с содержанием примесей в количестве не более 1,4 %. Из этого сплава изготавливают проволоку для термопар.

Хромель К (НХ 9) содержит 8,5−10 % хрома и до 1,4 % примесей. Проволока из данного сплава используется для компенсационных проводов.

В состав хромеля ТМ (НХМ 9,5) входит 9−10 % хрома, 0,1−0,6 % кремния и до 0,15 % примесей. Сплав используется для изготовления термопар.

Хромель КМ (НХМ 9) — это сплав никеля, 8,5−10 % хрома, 0,1−0,6 % кремния с содержанием не более 0,15 % примесей. Применяется для изготовления проволоки компенсационных проводов.

Медно-никелевые сплавы

Это сплавы на медной основе, при этом никель является в них основным легирующим элементом. Смешение никеля и меди гарантирует высокую прочность, электросопротивление и устойчивость к коррозии.

В качестве элементов медно-никелевых сплавов могут также выступать алюминий, железо, марганец, цинк, титан, свинец, кремний. Согласно ГОСТ 492-73, допускается не более 2 % примесей, для некоторых сплавов — не более 0,15 %. Наиболее распространенные медно-никелевые сплавы — это копель, константан, мельхиор, нейзильбер, куниаль, манганин, монель.

Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля

Сплавы меди с никелем

Термоэлектродные сплавы, в основу которых входит медь и никель, относятся к категории материалов используемых в производстве термопар и иных устройств термоэлектрического назначения.

Принцип работы термопары основан на появлении термической электродвижущей силы (ТЭДС) на участке контакта двух сплавов разнородного состава.

ТЭДС напрямую зависит от температур измерения и материалов состава термопары.

По той причине, что именно термопарой оснащают множество различных устройств для температурных замеров к ее составу выдвинута масса требований.

Материалы, из которых была изготовлена термопара, должны обладать высокой ТЭДС для получения максимально точных результатов. Немаловажное значение имеет напряжение на выводах измерительного устройства.

Оно должно быть линейным, чтобы не было экстремумов.

Термоэлектродные сплавы должны быть устойчивыми к высоким температурам. В любых условиях и при любой нагрузке измерительное устройство не должно утрачивать устойчивость к коррозии и не должно плавиться.

Воспроизводимые качества материала должны быть на том же уровне, что и до промышленной обработки при изготовлении термопар. Характеристики элемента измеряющего температуру должны быть неизменными на продолжении всего эксплуатационного периода.

Сплав должен обладать достаточной пластичностью для возможности изготовления проволоки и различных форм.

В составе сплавов не должно находиться драгоценных металлов, т. к. цена на них должна быть доступной для потребителя.

Все перечисленные положительные свойства и отсутствие ненужных характеристик наблюдаются у сплавов медно-никелевого состава. Их легируют за счет специальных добавок. Готовые сплавы выпускают в виде термопаровой проволоки, лент или круга.

Основные типы термоэлектродных сплавов из меди и никеля

К сплавам, в основу которых входят медь и никель, относят множество различных модификаций. В промышленности наиболее востребованными являются алюмель и хромель, которые и рассмотрим подробней.

Алюмель

В данном сплаве за основу взять никель. Содержится его в алюмели близко 93,5 %. Остальную часть составляют примеси: кобальт 0,6—1,2 % и другие элементы — алюминий, железо, углерод, марганец, кремний.

Алюмелевую проволоку используют, как элемент термопары типа К. Также ее применяют как термоэлектродный провод для измерительных устройств.

Такие термопары способны бесперебойно функционировать в температурном диапазоне от -200 до 1000 градусов Цельсия. Под заказ возможет выпуск сплавов легированного изготовления с наличием микродобавок. Такой материал способен выдерживать температуры до 1200 градусов Цельсия включительно.

Максимальные значения допустимых температур зависят от диаметра готовой проволоки.

Проволока диаметром меньше 1,2 мм способна хорошо выполнять свои функции до верхнего диапазона 800 градусов, что свидетельствует о снижении заявленных значений при стандартном описании материала.

Проволока диаметром менее 0,5 мм выдерживает температуры до 600 градусов, до 800 градусов возможна высокотермическая нагрузка только в кратковременном режиме.

Хромель

Хромель имеет некоторые сходства с алюмелью. Здесь за основу также взять никель, а в качестве примеси подобран кобальт. Содержатся в данном материале и другие элементы — алюминий, кремний, марганец, но в значительно сниженном количестве.

Хромель характеризуется удачным сочетанием степени ТЭДС и стабильностью с повышенными показателями термостойкости: плавление наступает при 1500 градусах, максимальные измеряемые температуры точно такие, как и алюмели.

Материал характеризуется повышенной устойчивостью к агрессивным средам, в том числе и к коррозии.

При высоких термических нагрузках поверхность изделия покрывается тоненькой стойкой пленкой окиси зеленого цвета, которая защищает металл от возможного разрушения.

ТЭДС высокая, но главным достоинством считается линейность и стабильность в процессе работы при широком температурном диапазоне.

Ленту и проволоку из хромеля применяют в производстве таких типов термопар: Е, К, L. Также данный материал востребован в изготовлении компенсационных проводов.

Копель

Копель является медно-никелевым сплавом. За основу взята медь, которой содержится близко 55%. Кобальта и никеля в составе около 42,5 — 44,5%. В качестве вспомогательных материалов используется небольшое количество марганца. Также применены кремний, углерод и железо, но их взято в количестве сотой доли процента каждого.

Верхняя черта измерения допустимая для копеля составляет 600 градусов Цельсия. Благодаря наличию железа, меди и хромеля у данного материала отличная ТЭДС. Данный критерий сказывается на высокой точности при измерениях температуры.

Термопара хромель-копель при 500 градусах вырабатывает напряжение 40,3 мВ. Для примера, такой материал как железо-константан, показывает только 37 мВ, а именно он считается самым близким по характеристикам. Термическая электродвижущая сила большинства других термопар при тех же условиях не превышают 10 мВ.

Материал используется для термопар типов L и M. Тип M востребован для измерения термических данных не выше 100 °C. Такой вариант термопары отлично подходит для работы с невысокими температурами нижние значения, которых могут составлять даже -200 градусов.

Константан

Указанный сплав, в основу которого входит медь и никель имеет общие характеристики с копелью. В нем немного больше меди и немного меньше никеля. Константин характеризуется высоким электросопротивлением и слабоватой зависимостью от термического состава, за что и получил свое название.

Высокое удельное сопротивление константана важно при производстве резисторов и элементов нагрева. В сочетании с медью и хромелью этот сплав дает высокие значения термоэлектрической мощности, слегка отставая в этом от копель.

Провод из константана используется для изготовления термопар типов E, T и J. Максимальные значения верхнего диапазона термопар типа T (медь-константан) ограничен 400 градусами Цельсия.

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ имеет большое количество различных сплавов: прецизионные, легированные и специальные сплавы. Мы занимаемся поставками медно-никелевых и никелевых сплавов для установки их на промышленные нагреватели. Вы можете сразу заказать нагревательные элементы оснащенные термопарой или приобрести ее для установки на другие необходимые измерительные приборы.

Источник: https://telemento.ru/blog/termoelektrodnye-splavy-na-osnove-medi-i-nikelya/

Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля. Это группа сплавов, применяемых для создания термопар и других элементов термоэлектрических устройств

Сплавы меди с никелем

Термоэлектродные сплавы – это группа сплавов, применяемых для создания термопар и других элементов термоэлектрических устройств.

Работа термопары основана на возникновения термической электродвижущей силы (ТЭДС) в месте контакта двух разнородных металлов. Эта сила зависит от температуры, что дает возможность ее измерения.

Кроме температуры, Термо-ЭДС зависит от типа термопары, то есть, от составляющих ее материалов.

Общие требования к материалам для термопар

Поскольку термопары являются ключевыми компонентами измерительных приборов, к материалам, из которых они изготавливаются, предъявляется множество требований.

  • Сплавы, из которых изготавливается термопара, должны создавать достаточно большую (ТермоЭДС), чтобы ее можно было измерить с приемлемой точностью. При этом напряжение на выводах термопары должно быть однозначной функцией температуры, не имеющей экстремумов в рабочем диапазоне, по возможности, близкой к линейной.
  • От термоэлектродных сплавов требуется стойкость к нагреву. При любой рабочей температуре термопара должна сохранять коррозионную стойкость в тех средах, для которых она предназначена, и не достигать точки плавления.
  • Материалы термопар должны обеспечивать воспроизводимость качеств при производстве в промышленном масштабе и сохранять неизменными характеристики термопар весь период их эксплуатации.
  • Сплавы должны быть достаточно пластичными, чтобы из них можно было изготавливать проволоку и придавать другие формы.
  • Цена термопары не должна быть слишком высокой, поэтому в состав сплавов нежелательно включать драгоценные металлы.

Всем этим требованиям соответствуют никелевые и медно-никелевые сплавы, легированные специальными добавками. Сплавы производятся как термопарная проволока, лента или круг.

Алюмель

Это сплав на основе никеля, содержание которого составляет около 93,5 %. Вместе с никелем, в качестве примеси, в состав входит кобальт в количестве 0,6—1,2 %. других элементов – алюминия, углерода, железа, марганца, кремния колеблется от 0,1 до 2,4 %.

Проволока алюмель применяется в качестве элемента термопары хромель-алюмель (тип К), а также как термоэлектродные провода, входящие в конструкцию измерительных приборов.

Содержащие алюмель термопары, применяются в температурном диапазоне от -200 до +1000оС. По заказу производится сплав, легированный микродобавками, с расширенным диапазоном – до +1200оС.

Допустимый максимум температуры зависит от диаметра проволоки. При диаметре менее 1,2 мм верхняя граница диапазона измерений опускается до 800оС (1000), а при диаметре меньшем 0,5 мм – до 600оС (800). Здесь в скобках указаны величины для сплава с расширенным рабочим диапазоном.

Хромель

Хромель по своему составу близок к алюмели. Основой также является никель с примесью кобальта. алюминия, кремния и марганца намного ниже.

Хромель имеет удачное сочетание уровня ТЕРМО ЭДС и его стабильности с повышенной термостойкостью: плавится при 1500оС, максимальные температуры измерений – такие же, как у алюмели (для версии «хромель Т»). Сплав устойчив к коррозии в агрессивных средах. При высокой температуре на поверхности изделия появляется стойкая пленка окислов зеленоватого оттенка, защищающая металл от дальнейшего разрушения.

Термо-ЭДС довольно высока, но главное – это практически линейная характеристика и стабильность во времени в широком диапазоне температур.

Лента и проволока хромель используется для производства термопар типов Е, К, L (сплавы хромель-Т и хромель-ТМ) и для изготовления компенсационных проводов (хромель-К и хромель-КМ).

Копель

Это медно-никелевый сплав. Медь в нем служит основой, ее содержание – около 55 %. Никеля вместе с примесью кобальта содержится 42,5—44 %. Из других компонентов наибольшая доля приходится на марганец – до 1 %. Остальное – это железо, углерод, кремний в количествах, измеряемых сотыми долями процента.

Копель имеет невысокий верхний предел измерений – 600 оС (до 800 оС – по спецзаказу). В паре с железом, медью и хромелем обладает высоким термо-ЭДС, что повышает точность измерений.

Термопара хромель-копель при 500 оС выдает напряжение 40,3 мВ, тогда как ближайший «конкурент», железо-константан, показывает лишь 37 мВ. ТЕРМОЭДС большинства других термопар при тех же условиях не превышает 10 мВ.

(Здесь приведены табличные значения из ГОСТ Р 8.585-2001).

Проволока копель применяется для изготовления термопар типов L и M. Тип М используется для измерения температур до 100оС. Купить термопары этого типа стоит для измерения низких температур. Нижняя граница их рабочего диапазона простирается до -200оС.

Константан

Этот сплав на медно-никелевой основе по составу близок к копелю. В нем немного больше меди и чуть меньше никеля. Константан обладает высоким электросопротивлением и его слабой зависимостью от температуры, за что и получил свое название.

Высокое удельное сопротивление константана находит применение при изготовлении из него резистивных и нагревательных элементов. В паре с хромелем медью и железом этот сплав дает высокие значения ТЭДС, немного отставая в этом от копеля.

Проволока из константана применяется для изготовления термопар типов Е, Т и J. Высокотемпературная область применения термопар типа Т (медь-константан) ограничена 400 оС.

Термоэлектродные сплавы в компании «ПАРТАЛ»

Компания «ПАРТАЛ» предлагает большой ассортимент прецизионных, легированных и специальных сплавов.

Мы поставляем медно-никелевые и никелевые сплавы для производства измерительных приборов, для использования в промышленных и научных лабораториях.

«ПАРТАЛ» – это крупный поставщик металлов и их сплавов на российском рынке.

Собственное развитое производство позволяет нам предлагать качественные сплавы по выгодным ценам.

Хорошо налаженная логистика избавляет наших клиентов от длительного ожидания поставки.

Голосование:

8291

28 апреля 2018

Источник: https://partalstalina.ru/article/item/22

Как называется сплав меди с никелем?

Сплавы меди с никелем

Медь – пластичный металл, хорошо поддается обработке, обладает электро- и теплопроводностью. Для повышения эксплуатационных свойств в ее состав вводят различные легирующие компоненты. В этой статье речь пойдет о сплаве меди с никелем, который повышает ее стойкость к коррозии, увеличивает прочность и электросопротивление.

Что дает добавка к меди никеля?

Никель вводят в сплав в качестве основного легирующего компонента. Он значительно повышает твердость меди. Металлы наделены редкой особенностью, они полностью растворяются друг в друге. При сплавлении, в зависимости от пропорции, однородные сплавы двух металлов изменяют свои свойства следующим образом:

  • Усиливается устойчивость к действию кислот и щелочей.
  • Увеличивается жаропрочность.
  • Вырабатывается стойкость к коррозии.
  • Повышается упругость и прочность.
  • Понижается температурный коэффициент сопротивления.

Классификация

Брянский государственный аграрный университет: профессии, поступление

Используя механические, химико-физические свойства, а также область применения, сплавы меди с никелем условно можно подразделить на две основные группы:

  • Конструкционные – характеризуются высокой антикоррозийной устойчивостью и большой прочностью. К ним относятся мельхиоры, содержащие до 30% никеля и небольшие количества других металлов, нейзильберы, обладающие отличной прочностью и особый сплав куниаль с добавками алюминия, который хорошо обрабатывается давлением.

Леушинский монастырь: создание, гибель, возрождение

Канал ДНЕВНИК ПРОГРАММИСТА Жизнь программиста и интересные обзоры всего. , чтобы не пропустить новые видео.

  • Электротехнические – обладают высоким электрическим сопротивлением. К ним относится термоэлектродный сплав копель, имеющий в составе большое содержание никеля, манганин и константан. Используются в электротехнике для компенсационных проводов, термопар и реостатов.

Сплавы находят применение для изготовления деталей, используются в приборах, теплообменных аппаратах, поэтому к ним предъявляются жесткие требования по химическому составу и физическим характеристикам.

Нейзильберы

Сплавы никеля, меди и цинка содержат в своем составе до 35 процентов никеля и 45 процентов цинка, а остальное – медь.

У нейзильберов (в переводе с немецкого языка «нового серебра») отмечается красивый серебристый цвет, они не поддаются окислению на воздухе, проявляют стойкость в растворах органических кислот и солей.

Благодаря высокой коррозийной стойкости неферромагнитные сплавы находят применение в приборостроении, используются для изготовления медицинских инструментов, часовых механизмов.

При изготовлении изделий для ювелирной промышленности в сплавы добавляют раскислители, которые позволяют понизить количество оксида меди, увеличить пластичность и прочность.

При увеличении в сплаве никеля, возрастает его твердость и прочность. При введении алюминия, сплавы становятся дисперсно-твердеющими, при этом повышается и стойкость к коррозии.

Присутствие свинца в нейзильберах придает металлу упругость и способствует улучшению обработки резанием.

Сплавы высокого сопротивления

Для изготовления электронагревательных приборов требуются проводники материал, которых обладает высоким удельным и низким показателем температурного коэффициента сопротивления.

Точные сопротивления для приборов, как правило, изготовляют из манганинов – это сплав меди, никеля и марганца. В его состав входит 86% меди, марганца 13% и никеля около 3%. Для стабилизации в манганины вводят небольшое количество железа, серебра и алюминия.

У сплавов высокая температура плавления, составляющая 960 градусов, средняя плотность чуть больше 8 г/см куб. и оранжевый цвет.

Манганины мало зависят от температуры электрического сопротивления, что очень важно для применения их в электроизмерительных устройствах с повышенной степенью точности. Еще одним достоинством сплавов является очень небольшая термо-ЭДС в паре с медью.

Для стабилизации электромеханических свойств проводят искусственное старение манганина. Проволоку нагревают в вакууме до 400 градусов около двух часов, после этого продолжительное время выдерживают при комнатной температуре для получения стабильных свойств.

Сплав находит применение для изготовления добавочных сопротивлений, катушек, шунтов, высокоточных измерительных приборов.

Заключение

Сплавы меди с никелем применяются в разных отраслях промышленности. Они пластичны и обладают антикоррозийными свойствами. Из них делают детали, имеющие ответственное назначение, применяемые в теплообменных аппаратах и приборах. Поэтому к сплавам предъявляют жесткие требования по плотности и химическому составу.

Источник

Источник: https://1Ku.ru/obrazovanie/66982-kak-nazyvaetsja-splav-medi-s-nikelem/

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: