Биметаллические проводники

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Биметаллические проводники

Выполнил:

студент 222 класса

Старченко Сергей

Проверила:

Анисимова Э.Р.

Севастополь2014 г.

План

1. Основные понятия о биметаллах

2. Особенности биметаллических проводников

3. Основные составляющие биметаллических проводников

Выводы

1. Основные понятия о биметаллах

биметалл коррозия стальной сердечник

Биметаллический проводниковый материал/Биметалл - многослойный проводниковый материал, состоящий из двух слоев металлов, поверхности которых находятся в состоянии молекулярно-атомного сцепления. Биметаллы применяются во многих отраслях промышленности: коррозионностойкий биметалл используется для изготовления корпусов нефтехимического и атомноэнергетического оборудования; антифрикционные биметаллы -- при изготовлении подшипников скольжения; биметаллы с особыми свойствами -- при изготовлении узлов ракетно-космической техники.

В последнее время широко применяется биметаллический проводник, представляющий собой стальную проволоку, покрытую слоем меди. Такая биметаллическая проволока используется для изготовления неизолированных проводов, применяемых в контактных сетях электрических железных дорог и для внутренних проводников радиочастотных кабелей. Сочетание высокой механической прочности стального сердечника и высокой проводимости меди позволяет создавать миниатюрные радиочастотные кабели с малыми размерами внутреннего проводника.

Хорошая электропроводность меди позволяет применять ее в качестве подслоя под серебро для токопроводящих жил. Для нагревостойких радиочастотных кабелей медную поверхность биметаллического проводника защищают от температурной коррозии серебром. Так образуется триметаллическая проволока: сталь - медь - серебро. Сосредоточение тока у поверхности проводника, благодаря поверхностному эффекту при высокой частоте, позволяет широко использовать в технике электропроводной связи наряду с полыми проводниками также и биметаллические проводники.

Одним из способов устранения взаимной диффузии металлов сердечника и оболочки в биметаллических проводниках является также введение разделительного сыпучего слоя из тугоплавких окислов, например окиси магния и окиси алюминия. Наличие в проволоке сыпучего слоя усложняет процесс волочения, вызывая более частые обрывы. Для получения такой проволоки в никелевую трубу вставляется медный пруток, а зазор между прутком и внутренней стенкой заполняется порошком окисла. Далее происходит волочение с промежуточными отжигами. Наличие гигроскопического сыпучего слоя требует сушки порошка перед засыпкой его в заготовку. Отсутствие этой операции приводит при отжиге к разрыву оболочки вследствие парообразования в сыпучем слое. Из-за разницы в коэффициентах теплового расширения (КТР) металлов при нагреве пластина из биметалл изгибается в сторону металла с меньшим КТР.

Вследствие скин-эффекта плотность переменного тока падает к середине проводника. Поэтому в ряде случаев бывает целесообразно заменять центральную часть проводника более дешёвым (и более прочным) металлом с худшими электрическими характеристиками (биметаллическая проволока медь-железо, медь снаружи; медь-серебро, серебро снаружи). Широко применяемый на линиях электропроводной связи биметаллический проводник диаметром 4 мм с содержанием меди около 45 % (по весу) имеет оболочку толщиной около 0 48 мм. Сердцевинную часть проводника составляет сталь.

2. Особенности биметаллических проводников

Биметаллические проводники в технике электропроводной связи применяются не только в качестве монтажных проводников, но и в качестве проводников магистральных линий дальней связи. Биметаллический проводник представляет собой стальную проволоку, покрытую слоем меди. Монтажные биметаллические проводники представляют собой или луженые или посеребренные медные проводники - широко используемые при монтаже аппаратуры связи. Практически свойства биметаллического проводника начинают совпадать со свойствами однородного проводника, изготовленного из материала поверхностного покрытия, при одном и том же радиусе этих проводников, когда толщина слоя поверхностного покрытия становится равной глубине проникновения для материала покрытия.

Для получения высококачественных биметаллических проводников недостаточно механического соединения этих двух металлов, так как при неплотном соединении между ними возникает процесс коррозии стального сердечника. Поэтому современный способ производства таких проводников состоит в молекулярном соединении металлов. С этой целью стальная заготовка покрывается слоем меди (электролизом), затем помещается в медную трубу, прогревается и в горячем состоянии прокатывается. Наряду с биметаллическими проводниками в настоящее время рассматривается возможность использования в кабелях сельской связи сплавов алюминия.

3. Основные составляющие биметаллических проводников

Основными материалами биметаллических проводников являются сплавы серебро - никель и медь - нержавеющая сталь. В последнее время широко применяется биметаллический проводник, представляющий собой стальную проволоку, покрытую слоем меди. Такая биметаллическая проволока используется для изготовления неизолированных проводов, применяемых в контактных сетях электрических железных дорог и для внутренних проводников радиочастотных кабелей. Сочетание высокой механической прочности стального сердечника и высокой проводимости меди позволяет создавать миниатюрные радиочастотные кабели с малыми размерами внутреннего проводника.

Широко применяемый на линиях электропроводной связи биметаллический проводник диаметром 4 мм с содержанием меди около 45 % (по весу) имеет оболочку толщиной около 0 48 мм. Сердцевинную часть проводника составляет сталь. Для нагревостойких радиочастотных кабелей медную поверхность биметаллического проводника защищают от температурной коррозии серебром. Так образуется триметаллическая проволока: сталь - медь - серебро. Медные покрытия применяют для повышения электрической проводимости, для изготовления печатных плат в радиоэлектронной аппаратуре, как промежуточную прослойку на изделиях из стали, цинка, цинковых и алюминиевых сплавов перед нанесением никелевого, хромового, серебряного и других видов покрытий для повышения защитной способности.

При температуре 500-600 С основными материалами биметаллических проводников являются серебро - никель и медь - нержавеющая сталь. В гальваностегии медные покрытия применяют для защиты стальных изделий от цементации, для повышения электропроводности, а также как промежуточную прослойку на изделиях из стали, цинка, цинковых и алюминиевых сплавов перед нанесением никелевого, хромового, серебряного и других видов покрытий для лучшего сцепления или повышения защитной способности. Для защиты от коррозии стали и цинковых сплавов в атмосферных условиях медные покрытия небольшой толщины (10-20 мкм) непригодны, так как в порах покрытия разрушение основного металла будет ускоряться за счет образования и действия гальванических элементов. Кроме того, медь легко окисляется на воздухе, особенно при нагревании. Хорошая электропроводность меди позволяет применять ее в качестве подслоя под серебро для токопроводящих жил при изготовлении печатных схем и биметаллических проводников.

При частотах выше 3000 Гц необходимо учитывать поверхностный эффект не только в стальном сердечнике, но и в медном или алюминиевом слое биметаллического проводника. Сосредоточение тока у поверхности проводника, благодаря поверхностному эффекту при высокой частоте, позволяет широко использовать в технике электропроводной связи наряду с полыми проводниками также и биметаллические проводники. Из анализа изменения электрического сопротивления и механических свойств проволоки при 700 и 750 qC следует, что для рабочей температуры 700 С с ограниченным сроком службы в воздушной среде может быть рекомендован биметаллический проводник с серебряным сердечником и никелевой оболочкой. Новые возможности в конструировании токоподвода к графитовым электродам открываются при соединении графита с титаном сваркой. При использовании окисно-рутениевых или платинотитановых анодов подвод тока к работающей поверхности анода осуществляется с помощью титановых или биметаллических проводников.

Выводы

Анализируя результаты испытаний проводников медь - нержавеющая сталь и Ag - Ni, можно сделать выводы о возможности их длительной эксплуатации при 500 С. Если провод с жилой из Ag - Ni не будет подвергаться в процессе эксплуатации значительным механическим воздействиям, то длительность работы может быть увеличена. В связи с тем, что увеличение сопротивления биметаллической проволоки в процессе пребывания ее при повышенных температурах определяется взаимной диффузией металлов сердечника и оболочки, которая, естественно, ие зависит от характера окружающей среды, сроки службы биметаллических проводников, как на воздухе, так и в вакууме примерно одинаковы. Это утверждение справедливо, конечно, при отсутствии трещин в оболочке. В противном случае воздух легко проникает сквозь трещины к сердечнику и вызывает его окисление и разрушение.

Размещено на Allbest.ru