Материалы высокого сопротивления

Материалы высокого сопротивления по назначению можно разделить на проводниковые резистивные материалы, пленочные резистивные материалы, материалы для термопар.

Проводниковые резистивные материалы

Манганин - сравнительно пластичный сплав, его примерный состав: медь - 85%, марганец - 12%, никель -3%. Для обеспечения малого значения температурного коэффициента удельного электрического сопротивления и стабильности коэффициента удельного электрического сопротивления манганин подвергают отжигу в вакууме при температуре 550...600°С с последующим медленным охлаждением. К недостаткам манганинового микропровода относят невысокую воспроизводимость характеристик и пониженную гибкость из-за хрупкости стеклянной изоляции.

Константан представляет собой твердый раствор никеля и меди (ориентировочно меди-58,5%, никеля-40%1,5%). Вредной примесью для константана является сера. Для устранения вредного влияния серы в состав сплава вводят марганец (до 1,5%). Нагревостойкость константана выше, чем манганина, предельно допустимая температура при длительной работе достигает 500 °С. При нагревании до высоких температур (примерно 900 °С), константан окисляется с образованием оксидной изолирующей пленки. Это позволяет применять константан для изготовления реостатов, резисторов и электронагревательных элементов без специальной межвитковой изоляции. Константан применяют для изготовления потенциометров, гасящих резисторов. Широкому применению константана препятствует его повышенная стоимость из-за большого содержания в нем дефицитного никеля.

К сплавам для электронагревательных элементов предъявляются следующие требования: высокий коэффициент удельного электрического сопротивления, малый температурный коэффициент удельного электрического сопротивления, длительная работа на воздухе при высоких температурах (иногда до 1000 °С и даже выше), технологичность, невысокая стоимость и доступность компонентов.

К нагревостойким сплавам относят сплавы на основе железа, никеля, хрома и алюминия. Высокая нагревостойкость этих сплавов достигается благодаря введению в их состав достаточно большого количества металлов, которые образуют при нагреве на воздухе сплошную оксидную пленку.

Нихромы представляют собой твёрдые растворы никеля и хрома или тройные сплавы никеля – хрома – железа. Железо вводится в сплав для обеспечения лучшей обрабатываемости и снижения стоимости, но в отличие от никеля и хрома железо легко окисляется, что приводит к снижению нагревостойкости сплава; содержание хрома придает высокую тугоплавкость оксидам. Плавка нихромовых сплавов осуществляется в высокочастотных вакуумных печах. Полученные после плавки отливки, обжимаются до 12 мм, а затем на волочильных станках изготавливают проволоку диаметром до 0,12 мм. Как и константаны, нихромы содержат большое количество дорогого дефицитного никеля. Нихромовая проволока применяется для изготовления проволочных резисторов, потенциометров, паяльников, электропечей и пленочных резисторов интегральных схем.

Хромоалюминиевые сплавы фехраль и хромаль намного дешевле нихромов, так как хром и алюминий сравнительно дешевле и менее дефицитны. Однако они менее технологичны, более твердые и хрупкие. Из них получают проволоку большего диаметра и ленты с большим поперечным сечением, поэтому их используют в электронагревательных устройствах большей мощности и промышленных электрических печах.