Электроугольные изделия и припои (стр. 2 из 3)
Угольные контакты, изготовляют из смеси: отходы и брак угольных щеток, графит, пеки сода двууглекислая. Угольные контакты выпускают марок Т, Г-1 и серебряно-графитовые.
Угольная крупка изготовляется трех марок, отличающихся друг от друга размером зерен:
Марка УК-1 имеет размер зерна 0,5/1,5; УК-2-1,4/3,0; УК-3-2,9/6,0.
Применяют в электрических печах в качестве нагревательного элемента. Производят из брака малозольных углей, которые дробят и просеивают через сита.
Коллоидно-графитовые, препараты, изготовляют из чистого графита термически обработанного, высокой степени размельчения. Эти препараты наряду с применением в качестве смазок часто используют для уменьшения контактного сопротивления, для создания полупроводящих поверхностей. Примером этому может служить водная паста высокодисперсного графита (ак-вадаг), которая согласно ГОСТ 5613-50 выпускается четырех марок К-1, К-2, К-3, К-4, содержание частиц графита которых находится в пределах, %:
а) более 63 мкм - от 0,2 до 0,5;
в) менее 10 мкм - от 55 до 65.
Содержание золы нормируется только для марок:
К-1 - не более 5%, К-2 - не более 8%.
Природный графит представляет собой одну из модификаций чистого углерода слоистой структуры с большой анизотропией как электрических, так и механических свойств. Следует отметить, что чистый углерод в модификации алмаза представляет собой диэлектрик с весьма высоким удельным сопротивлением.
Сажи представляют собой мелкодисперсный углерод. Лаки, в состав которых в качестве пигмента введена сажа, обладают малым удельным сопротивлением и могут быть использованы для выравнивания электрического поля в электрических машинах высокого напряжения.
Пиролитический углерод получают путем пиролиза (термического разложения без доступа кислорода) газообразных углеводородов (метан, бензин, гептан) в камере, где находятся керамические или стеклянные основания заготовок для резисторов.
Схема реакции пиролиза углеводородов общего состава СmHn:
СmHn-> тС + m/2 H2.
Особенностью структуры пиролитического углерода является отсутствие строгой периодичности в расположении слоев (в отличие от графита) при сохранении их параллельности.
Бороуглеродистые пленки получаются пиролизом борорганических соединений, например В(С4Н9)3 или В(С3Н7)3. Эти пленки обладают малым температурным коэффициентом удельного сопротивления.
Проводниковые материалы особо высокой нагревостойкости. В некоторых случаях [нагревательные элементы высокотемпературных электрических печей, электроды магнитогидродинамических (МГД-) генераторов] требуются проводниковые материалы, которые могли бы достаточно надежно работать при температурах 1500 - 2000 К и даже выше. В МГД-генераторах условия работы проводниковых материалов еще усложняются из-за соприкосновения материала с плазмой и возможности электролиза при прохождении через материал постоянного тока.
Проблема получения проводниковых материалов, полностью удовлетворяющих всем этим требованиям, окончательно еще не решена; по-видимому, решение может быть найдено исключительно в применении специальных керамических материалов. Среди высоконагревостойких проводящих материалов могут быть отмечены некоторые оксиды (прежде всего керамика диоксида циркония ZrO2, стабилизированная добавкой оксида иттрия Y2O3), керамика диоксида церия СеО2, некоторые хромиты. Некоторые свойства керамики ZrO2 - Y2O3 (после обжига, при пористости 25 % по объему): средняя плотность 2,9 Мг/м3,
Стабилизируя диоксид циркония ZrO2 добавлением оксида иттрия Y2O3 (или оксидов некоторых других металлов), можно избежать структурных превращений чистого ZrO2 во время охлаждения после обжига, связанных с уменьшением объема и вызываемых этим повреждением обожженных изделий.
ПРИПОИ
Припои представляют собой специальные сплавы, применяемые при пайке. Пайка осуществляется или с целью создания механически прочного (иногда герметичного) шва, или с целью получения постоянного электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке места соединения и припой нагреваются. Так как припой имеет температуру плавления значительно меньшую, чем у соединяемых металлов, то он плавится, в то время как спаиваемые металлы остаются твердыми. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твердого металла происходят сложные физико-химические процессы. Припой смачивает металл, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом припой диффундирует в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.
Припои принято делить на две группы: мягкие и твердые. К мягким относятся припои с температурой плавления до 400°С, а к твердым - припои с температурой плавления свыше 500°С. Кроме температуры плавления, припои существенно различаются и по механическим свойствам. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении не выше 50 - 70 МПа, а твердые - до 500 МПа.
Тип припоя выбирают, сообразуясь с родом спаиваемых металлов или сплавов, требуемой механической прочностью, коррозионной стойкостью, стоимостью и - при пайке токоведущих частей - с удельной электрической проводимостью припоя.
Мягкими припоями в основном являются припои оловянно-свинцовые (марка ПОС) с содержанием олова от 18 % (ПОС-18) до 90 % (ПОС-90). Удельная проводимость этих припоев составляет 9 - 13% удельной проводимости стандартной меди, а температурный коэффициент линейного расширения al - (26 - 27) 106 К-1.
Существуют также мягкие припои с добавками алюминия, серебра. Еще более легкоплавки припои, в состав которых входят висмут и кадмий. Они применяются там, где требуется пониженная температура пайки; механическая прочность их очень незначительна. Висмутовые припои обладают большой хрупкостью.
| Припой | Марка и состав | Температура плавления, °С | Удельное сопротивление, мкОм м | Удельная теплопроводность , Вт/(м К) | Предел прочности при растяжении, МПа | Относительное удлинение при разрыве, % |
| Оловянно- | ПОС-61 (61% | 183-190 | 0,14 | 50 | 43 | 46 |
| свинцовый | Sn; 39% Pb) | |||||
| То же | ПОС-40 (40% | 183-238 | 0,16 | 42 | 38 | 52 |
| Sn; 60% Pb) | ||||||
| Оловянно- | ПОСК-50-18 | 142-145 | 0,13 | 54 | 40 | 40 |
| свинцово- | (50% Sn; 18% | |||||
| кадмиевый | Cd; 32% Pb) | |||||
| Оловянно- | ПОССу-40-2 | 185-299 | 0.17 | 42 | 43 | 48 |
| свинцово- | (40% Sn; 2% | |||||
| сурьмянистый | Sb; 58% Pb) | |||||
| Оловянно- | 40-45% Sn; | 200-250 | — | — | — | — |
| кадмиево-цинковые | 20% Cd; 25-20% Zn; | |||||
| (15% Al) | ||||||
| Сплав Вуда | 12,5% Sn; | 60,5 | — | — | — | — |
| 26% Pb; | ||||||
| 11,5% Cd; | ||||||
| 50% Bi | ||||||
| Олово-сурь | ПОСМ-0,5 | 184 | — | — | — | — |
| мянисто- | (59-61% Sn; | |||||
| медный | 0,8% Sb; 0,5- | |||||
| 0,7% Сu; | ||||||
| ~30% Pb) | ||||||
| Индий серебряный | ПСр-ЗИн (96,5-97,5% In; 2,5-3,5% Ag) | 141 | — | — | — | — |
Наиболее распространенные твердые припои - медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр).
| Припой | Марка и состав | Температура плавления, °С | Плотность, Мг/м3 |
| Медно-цинковый | ПМЦ-36 (36% Сu; 64% Zn) ПМЦ-54 (54% Cu; 46% Zn) | 825-950 860-970 | 7,7 8,3 |
| Серебряный | ПСр-15 (15% Ag; остальное Сu и Zn) ПСр-45 (45% Ag; остальное Сu и Zn) | 635-810 600-725 | 8,3 9,1 |
| — | ПМТ-45 (49-52% Сu; 1-3% Fе; 0,7-0,1% Si; 45-49,3% Ti) | 955 | 6,02 |
Не относящиеся к собственно припоям особые виды металлических материалов применяются в электровакуумной технике для вводов, вплавляемых в стекло и работающих при сравнительно низких температурах, так что использование здесь особо тугоплавких, но дорогих металлов (вольфрам, молибден, платина) не требуется. Для этих материалов особую важность имеет температурный коэффициент линейного расширения al, который для получения вакуум-плотного ввода должен согласовываться с al , стекла. Отметим ковар (марка 29НК), применяемый для впая в твердые стекла; это сплав примерного состава: Ni 29%, Со 18 %, Fе остальное; его P равно 0,49 мкОм м, al составляет (4-5) 10-6 К-1.