Медно-никелевые провода. Достоинства и технология производства

Медно-никелевые термостойкие провода были созданы в результате научного исследования, ставящего цель получить проводник с очень высокой электропроводимостью из доступных металлов и с не сложной технологией производства.

Технология производства

Для получения сверхпроводника на медный провод в вакууме по всему периметру наносят токопроводящий слой, состоящий из сплава никеля и меди, с диффузией в поверхностный слой проволоки-основы. Снаружи наносится защитный слой металла. После чего полученный провод проходит отжиг в вакууме в течение 30 - 180 мин при 850-950oС. Для создания медно-никелевого провода применяется чистые (99,99) медь и никель.

Эффект повышенной проводимости образуется  в состоящем из двух металлов слое сплава, который представляет собой тонкостенную токопроводящую трубку-прослойку. Благодаря диффузионному взаимодействию слоев металла, примыкающих к трубке прослойке с обеих сторон, поверхность получается почти идеальной.

Нанесение слоев провода происходит в вакуумном оборудовании для исключения окисления проводящего слоя. Следовательно длина зависит от возможностей вакуумного оборудования.

Чертеж медно-никелевого проводника.

Медно-никелевый проводник

1 – медная или никелевая проволока основа

2 – токопроводящий слой из сплава меди и никеля. Толщина слоя делается достаточной для обеспечения неразрывности слоя

3 – защитный слой. Толщина выбирается достаточной для обеспечения защиты от механических воздействий

Расчет удельного сопротивления медно-никелевого провода

Высокая электропроводимость у меди и алюминия, а также  у золота и серебра. В других металлах электропроводность существенно ниже.

Таблица удельного электрического сопротивления металлов

Металл

ρ, Ом·мм²/м

Серебро

0,015…0,0162

Медь

0,01724…0,018

Золото

0,023

Алюминий

0,0262…0,0295

Иридий

0,0474

Молибден

0,054

Вольфрам

0,053…0,055

Цинк

0,059

Никель

0,087

Железо

0,098

Платина

0,107

Олово

0,12

Свинец

0,217…0,227

Титан

0,5562…0,7837

Висмут

1,2

 

Удельное сопротивление данных металлов для нужд современной электротехники является очень высоким, для развития техники необходимо получение проводников с электропроводностью в десятки раз больше.

Электрическое сопротивление медно-никелевого проводника зависит от чистоты меди и никеля, входящих в его состав.

Если медь и никель чистые (от 99,99 и выше), то электрическое сопротивление медно-никелевого провода снижается в 14 раз.

В интервале значений чистоты материалов от 99,99 и выше электрическое сопротивление Электрическое сопротивление медно-никелевого проводника расчитывается по формуле:

ρ= ρo exp(-α(R)V),

где ρ – сопротивление проводника мкОм*м,

ρo - удельное сопротивление меди 0,017241 мкОм*м

α (R) - физическая константа, которая зависит от квалитета поверхности, на которую наносится сплав.Если проволока-основа обработана  по 14 классу чистоты α (R) =1,65*102;

V - содержание в материале примесей в %, от 0,01 и ниже.

Проводник с поверхностью подготовленной по 14 классу обработки, с диаметром основы в 1,0 мм и толщине нанесенного в вакууме токопроводящего слоя (50% меди и никеля) глубиной 10-6 мм рт. ст. и толщине защитного слоя глубиной 10-6 мм рт. ст., 10 мкм, с чистотой материалов 99,99, имеет сопротивление

 ρ =0,00123 мкОм,

Это в 14 раз ниже сопротивления проводника из меди.

Достоинства медно-никелевой проволоки

  • Высокая электропроводимость
  • Любой диаметр проволоки
  • Дешевизна материалов
  • Провод любой длины

 



2017-04-18


Все статьи