Materiale si aliaje cu inalta conductibilitate pentru contacte

Materiale si aliaje cu inalta conductibilitate pentru contacte

Contactul electric reprezinta atat locul de trecere a curentului electric de la o piesa conductoare de curent electric cat si aceste piese. Materialele pentru piesele de contact trebuie sa asigure buna functionare a acestora atat la trecerea indelungata a curentului electric, cat si in cazul arcului electric care se formeaza la deschiderea contactelor care intrerup curentul electric. Un contact necorespunzator se incalzeste din ce in ce mai mult, cauzeaza distrugerea pieselor izolante inconjuratoare, avand ca urmare aparitia unor defecte grave cum sunt: scurtcircuitele, incendiile.

Aceste materiale trebuie sa fie bune conducatoare, sa se oxideze cat mai putin, sa aiba temperatura de topire cat mai ridicata.

Cu are conductibilitate electrica si termica foarte bune, rezistenta buna la arc (dar nu la curenti de scurtcircuit) cost relativ redus, dar se oxideaza in aer, mai ales la temperaturi ridicate, formand un strat rau conducator si rezistent din punct de vedere mecanic. De aceea folosirea sa este limitata la contactoarele de curent continuu, asigurandu-se autocuratirea prin constructie si la aparatele cu contacte in ulei.

Argintul

Are cea mai mare conductivitate electrica si termica, cea mai mica rezistenta de contact care se formeaza la suprafata si care se indeparteaza foarte usor, dar in atmosfera de sulf formeaza un strat de sulfit rau conducator, rezistenta sa mecanica si la arcul electric este redusa, de aceea nu poate fi utilizat pentru anumite contacte de rupere, este foarte scump si mai ales deficitar.

Ag fiind foarte moale, pentru marirea duritatii lui el se aliaza cu alte metale, componenta de baza a aliajului fiind Ag. Aliajul de Ag cu 3% Cu (argint dur) are duritate foarte mare si conductivitate termica si electrica apropiate de cele ale Ag pur. Acest material precum si aliajele Ag - Cd, Ag - Pt, Ag - paladiu (Pd) sunt utilizate ca materiale pentru conductele electrice. Ag si aliajele sale sunt utilizate pentru armaturi de condensatoare, conductoare pentru curenti de inalta frecventa, fuzibile pentru siguranta, fire pentru suspensiile aparatelor de masura etc. Ag este un component in aliajele de metale pretioase folosite pentru realizarea reostatelor de precizie si etalon. Aliajul Ag -Cu - Zn se foloseste ca aliaj de lipit pentru lipituri care lucreaza la temperaturi ridicate.

Aurul (Au)

Este cel mai bun si maleabil dintre metale, el nu se oxideaza la nici o temperatura. Au fiind foarte moale se aliaza cu alte metale ( Pt, Ag, Ni, Co, Cu). Au este un element ideal pentru acoperiri protejand materialul de oxidari.

Aliaje ca Au - Ag - Cu, Au -Ni, Au - Co, Au -Ag - Pt, Au -Pt sunt folosite la contactele electrice ale instrumentelor de precizie etc.

Platina (Pt)

Platina este cel mai stabil metal din punct de vedere chimic. Este foarte maleabil si ductil, putandu-se lamina in foi si trefila in fire foarte subtiri. Platina este cel mai scump dintre metale si pe langa acest dezavantaj are duritate mica. Se utilizeaza la realizarea contactelor electrice, fiind in acest caz aliata cu Ir, Ru, W, Ni. Contactele Pt - Iridiu sunt indicate pentru instrumentele de precizie cu frecventa mare de intrerupere. Tot din Pt se executa electrozi pentru termocupluri, rezistente pentru cuptoare electrice, etc.

Metale si aliaje cu inalta rezistivitate electrica

Materialele conductoare cu inalta rezistivitate electrica trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii:

sa aiba rezistivitate cat mai mare, pentru a se obtine rezistoare cu rezistenta electrica cat mai mare intr-un volum cat mai mic;

sa suporte temperaturi de functionare, fara ca la racire sa devina fragile sau sa-si modifice proprietatile initiale;

coeficientul de temperatura al rezistivitatii sa fie cat mai mic ( rezistivitatea sa se modifice cat mai putin cu temperatura);

Analiza: Genetica umana - tipuri mendeliene de eredit Analiza: Pielea - organ conjunctivo-epitelial

forta electromotoare mica in contact cu Cu.

Cu aceste materiale se realizeaza:

rezistoare de precizie si rezistoare etalon;

rezistoare de pornire si reglare;

rezistoare pentru incalzire electrica.

Manganina

Este un aliaj de Cu - Mn - Ni cu temperatura maxima de lucru de 200 - 300 C, dar cu mici modificari ale proprietatilor sale de la 60 C, de aceea nu se recomanda utilizarea pentru rezistoarele etalon, peste aceasta temperatura manganina se prelucreaza usor, putand fi trasa in benzi si fire subtiri.

Constantanul

Este cel mai utilizat aliaj pentru realizarea rezistoarelor. El contine Cu si Ni. Constantanul are un coeficient de temperatura extrem de mic si de obicei negativ. Neajunsul sau esential, care impiedica folosirea sa pentru realizarea rezistoarelor de precizie si etalon il constituie valoarea mare a fortei termoelectromotoare in contact cu cuprul. Acest neajuns nu impiedica folosirea constantanului pentru confectionarea rezistentelor aditionale pentru voltmetre si pentru alte produse similare din tehnica masuratorilor electrice.

Constantanul se foloseste pe scara larga la confectionarea termocuplurilor si reostatelor.

Aliaje pe baza de Ni

Nicromul

Nicromul contine crom si nichel. Aceste aliaje au temperatura maxima de utilizare 1000⁰C si o mare rezistenta la oxidare. Prin adaugare de molibden creste stabilitatea termica si rezistenta la temperaturi ridicate.

Feronicromul

Feronicromul contine Ni - Cr - Fe si cateva procente de Mn si Mo. La temperatura de 600 - 900⁰C aceste aliaje devin fragile. Sunt mai ieftine decat aliajele nicrom, dar sunt mai putin rezistente la oxidare din cauza continutului de fier din aliaj. Aceste aliaje sunt utilizate la realizarea dispozitivelor de incalzire.

SISTEME DISPERSE

Sistemele disperse reprezinta amestecuri de 2 sau mai multe substante, caracterizate prin omogenitate sau microheterogenitate, in care cel putin una din componente se gaseste dispersata la nivel molecular si care joaca rol de dispersant. O a doua componenta numita substanta dispersata se poate gasi in sistem dispersata la maximum posibil (deci la nivel molecular, atomic sau ionic) sau poate avea particule aglomerate pina la anumite nivele, incit in unele cazuri acestea pot fi observate cu ochiul liber sau la un microscop optic obisnuit.

Dupa dimensiunile particulelor dispersate, sistemele disperse se clasifica in:

a. Solutii adevarate sau cristaloide, in care particulele componentei dispersabile se gasesc dispersate la maximum posibil, respectiv la nivelul particulelor chimice (molecule, atomi, ioni), incit apare o singura faza, lichida si omogena. Dimensiunile particulelor dispersate sunt de ordinul 10^-7-10^{-8 cm}

b.   Dispersii grosiere sau suspensii in care particulele dispersate sunt suficient de mari pentru a fi observate cu ochiul liber sau la microscop; acestea nu trec prin hirtia de filtru obisnuita. Diametrul unei astfel de particule este mai mare de 10^{-5 cm}

c. Sistemele coloidale se situeaza intre solutiile cristaloide si suspensii

Particulele dispersate intr-un sistem coloidal nu se observa la microscop, dar sunt observabile la ultramicroscop si la microscopul electronic; trec prin hirtia de filtru obisnuita dar nu trec prin ultrafiltre. Diametrul unei particule coloide este de ordinul 2·10^-5 - 2·10^{-7 cm}