Zliatiny elektrických odporov

Tieto zliatiny predstavujú skupinu materiálov, ktoré sa používajú na výrobu nástrojov a ovládacích prvkov zariadení, ohrevových telies a zariadení konvertujúcich generované teplo na mechanickú energiu. Primárnymi požiadavkami na odporové zliatiny sú najmä homogenita hodnoty merného odporu, stabilita odporu (nezávislosť od efektu starnutia) a nízky termoelektrický potenciál v porovnaní s meďou. Vlastnosti sekundárnej dôležitosti sú koeficient rozťažnosti, mechanická pevnosť, húževnatosť, korózna odolnosť a schopnosť spojiť sa s iným kovom pomocou mäkkého, prípadne tvrdého spájkovania a zvárania. Dostupnosť a cena sú taktiež dôležitými požiadavkami pre tieto materiály.

 

Elektrický odporový ohrev

 

Stabilita a schopnosť udržať špecifickú hodnotu merného odporu s minimálnymi odchýlkami počas dlhých časových periód je veľmi dôležitou požiadavkou na materiály pre precízne rezistory. V princípe existujú tieto zdroje možnej nestability:

- vznik reliéfu vnútorných zvyškových napätí počas prevádzky,

- časovo závislé alebo časovo i teplotne závislé metalurgické zmeny, ako precipitácia sekundárnej fázy,

- korózia alebo oxidácia,

- vlhkosť.

Typy odporových zliatin

Cu-Ni odporové zliatiny – inak nazývané aj rádiové zliatiny majú pomerne nízky merný odpor a priemerný teplotný koeficient merného odporu (TCR). Merný odpor týchto zliatin vzrastá so zvyšovaním obsahu Ni, pričom TCR klesá. Keďže majú vysoký obsah medi, majú nízku odolnosť voči oxidácii a preto sú určené pre použitie pri nižších teplotách. Používajú sa na výrobu rezistorov, ktoré sú vystavené relatívne vysokým prúdom.

Cu-Mn-Ni odporové zliatiny – taktiež nazývané manganíny. Predstavujú univerzálny materiál pre výrobu precíznych rezistorov, drôtových potenciometrov a iných odporových komponentov s hodnotami odporu 1 nΩ a nižšími a taktiež sa používajú pre komponenty s hodnotami merného odporu okolo 100 kΩ. Manganíny sú zliatiny vo forme stabilného tuhého roztoku. Najprv termín „manganín“ predstavoval jednu špecifickú zliatinu, dnes však tento názov vystihuje celú skupinu zliatin.

Konštantán – podobne ako manganín sa tento termín používa na označovanie celej skupiny zliatin, ktoré majú miernu rezistivitu a nízke hodnoty teplotného koeficientu merného odporu TCR. Nominálne konštantán predstavuje zliatinu 55Cu-45Ni, ale špecifické zloženie môže kolísať od 50Cu-50Ni po 65Cu-35Ni. Konštantány sú podstatne odolnejšie voči korózii ako manganíny. Použitie konštantánov ako elektrických odporových zliatin je obmedzené hlavne pre obvody striedavého prúdu, pretože podiel termoelektrického potenciálu vzhľadom k medi je pomerne vysoký (približne 40 μV/ºC pri izbovej teplote). Avšak ak je napätie v obvode dostatočne veľké na prekročenie termoelektrických efektov, možno konštantány použiť aj pri jednosmernom prúde.

Ni-Cr-Al odporové zliatiny – nikel – chrómové zliatiny obsahujú väčšinou malé množstvá iných kovov, väčšinou sa jedná o hliník plus meď, mangán, prípadne železo. Tieto kovy majú rezistivity približne dva a pol až tri a pol krát vyššie než manganín. Ni-Cr-Al zliatiny sa používajú najmä na výrobu precíznych drôtových rezistorov s hodnotou merného odporu okolo 100 kΩ. Sú charakteristické excelentným podielom termoelektrického potenciálu vzhľadom k medi - pri teplotách od 0 po 100 ºC tento podiel predstavuje hodnotu 1 μV/ºC. Zliatiny tohto typu sú odolnejšie voči oxidácii než ktorékoľvek iné komerčne vyrábané elektrické odporové zliatiny. Táto vlastnosť predstavuje výhodu pri rezistoroch, ktoré nie sú povlakované vrstvou enamelu, teflónu, prípadne iného povlaku.

Iné typy materiálov pre precízne rezistory – pri precíznych vysoko-odporových rezistoroch, kde limity TCR sú menej prísne, sa používajú zliatiny 80Ni-20Cr. Majú teplotné koeficienty 4 až 16 krát vyššie ako je nominálna hodnoty pre zliatiny Ni-Cr-Al. Ďalšie podobné zliatiny Ni-Cr-Fe sa primárne používajú pre dosiahnutie špecifického dizajnu, pretože umožňujú dizajnérom meniť priemery drôtov a povrchové vrstvy drôtov. Všetky tieto zliatiny majú nízke termoelektrické potenciály v porovnaní s meďou pri teplotách od 0 po 100 ºC. Zliatiny ako napr. 71Ni-29Fe a čisté kovy ako nikel a platina majú nízke rezistivity a vysokoteplotné koeficienty. Čisté kovy sa využívajú najmä pri meraní teploty (termočlánky).

Ďalšie iformácie nájdete tu. Kliknite na "Kanthal worldwide" a vyberte Czech Republic.

Ďalšie články: Elektrická vodivosť kovov