|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы никеля, ричём никёль может йаносй*ься как методом плакирования, так и гальванически. Биметаллическая проволока такого типа может длительно работать при 400 °С (исключая проволоку тончайших размеров) и в течение ограниченного времени при 650 "С. Биметаллическая проволока Си-Ni для обмоточных проводов в СССР выпускается диаметром в диапазоне 0,10-2,44 мм. Ее электропрово. ность при наложении никеля методом плакирования составляет примерно 80% электропроводности меди Примерно при 400 °С начинает проявляться взаимная диффузия металлов сердечника и покрытия, что приводит к росту электрического сопротивления проводов, особенно заметному у проводов малых диаметров. Увеличение электрического сопротивления и обусловленные им сроки службы проводника Cur-tNi при высоких температурах могут быть определены с помощью метода, описанного ниже. При 500-600 "С взаимная диффузия меди и никеля протекает с большей скоростью Это явление сочетается с ростом зерен медного сердечника и окислением никелевой оболочки. В результате при 600 °С у биметаллической проволоки Си-Ni не только растет электрическое сопротивление, но и заметно ухудшаются механи- 
время, ч Рис. 1-8. Зависимость электрического сопротивления биметаллической проволоки Си-Ni диаметром 0,5 мм от времени пребывания при 400-600 °С. ческие характеристики. Полученные экспериментальные зависимости электрического сопротивления биметаллической проволоки Си-Ni диаметром 0,5 мм с никелевым слоем, наложенным методом плакирования, от времени пребывания при 400-600 °С приведены па рис. 1-8. Никелевые покрытия могут наноситься на медную проволоку также электрохимическим способом. Преимущество гальванических покрытий заключается в том, что они не выводят проволоку из пределов положительных допусков по наружному диаметру, так как толщина их невелика (1-5 мкм в зависимости от условии эксплуатации проводов). Сопротивление проволоки с такими защитными покрытиями в исходном состоянии практически не отличается от сопротивления незащищенной проволоки. Однако защитное действие гальванических покрытий слабее, чем покрытий той же толщины, наложенных методом плакирования, вследствие большой плотности последних. Поэтому медная никелированная проволока с гальваническим покрытием применяется для более «из- KMX температур эксплуатации или для сокращенных по сравнению с проволокой с плакированными покрытиями гроков службы. Защитное действие гальванических никелевых покрытий против окисления на Воздухе, вызывающего у&еличенис электрического сопротивления проводника, показано на рис. 1-9. Механизм окисления поверхности медной проволоки с гальваническими покрытиями, в том числе никелевьши, сводится к следующему. Так как в гальванических покрытиях практически всегда имеются поры, то кислород воздуха проникает к поверхности меди н окисляет ее. Образовавшаяся окисная пленка имеет больший объем по сравнению с объемом неокислившегося металла. Это  W 20 30 0 50 Врем» выдержка, сутки Рис. 1-9. Изменение электрического сопротивления медной и медной никелированной проволоки диаметром 0,5 мм после выдержки при 300- 400 °С. /-Си (400О; 2-Cu-NI; Ani = 1.0 мкм (400 °С); 3-Си-№; An,=4,4 лк.« (400С); <! - Си (300"С); 5-Cu-Ni; Д],= 1,0 мкм (ЗООС); е-Си-Ni; Д,=4.4 мкм (300 "О. приводит К возникновению в покрытии растягивающих напряжений. Покрытие трескается, вомикает возможность его отслоения. При более высоких температурах может окисляться и само гальваническое покрытие. Степень окисления поверхности проводника при эксплуатации в воздушной среде, определяющая изменение электрического сопротивления, зависит также от наличия и типа изоляции провода. Даже в тех случаях, когда провод работает в вакууме или инертной среде и окисление поверхности проводника отсутствует, применение гальванических покрытий целесообразно для защиты поверхности меди или жаропрочного медного сплава от окисления в процессе выполнения технологических операций, как правило, проводимых в воздущной среде. Лучшей коррозионной стойкостью при высоких температурах обладают двойные покрытия (хром - никель, железо - никель), последовательно наносимые на проволоку. Естественно, что в этом случае технологические процессы наложения защитных покрытий несколько усложняются. Прн этом промежуточный слой из железа или хрома не только усиливает общее защитное антиокислительное действие покрытия но и играет роль антидиффузионного барьера между сердечником и слоем никеля. Для уменьщения диффузии зищитного металла в сердечник для оболочки целесообразно применять металлы, обладающие меньшим коэффициентом диффузии в медь, а также, как указывалось выше, для этой цели разрабатываются три металлические проводники, имеющие промежуточную металлическую прослойку между сердечником и оболочкой. Хорошие результаты дает амена медного сердечника серебряным или из специальных сплавов с достаточно высокой электропроводностью. Применение специальных сплавов необходимо также тогда, когда провода при повышенных температурах подвергаются значительным механическим воздействиям (ударные нагрузки, вибрации). Основными материалами биметаллических проводников для обмоточных проводов, работающих на воздухе при 600-700 °С, являются серебро - .никель и медь - нержавеющая сталь, а триме-таллических проводников - медь - железо - никель или медь - железо - инконель (фирменное название в США - «куфеник»). Инконель представляет собой сплав с содержанием 7i6,927o Ni, 15,5% Си, 7,5% Fe и 0,087о С. Эти же проводники могут обеспечивать работу в течение значительно более длительного времени при 500° С, чем биметаллическая проволока Си-Ni. Влияние диффузии .на изменение электрического сопротивления биметаллической и триметаллической проволоки при 500 °С показано на рис. 1-10. Сопротивление проводников малых диаметров с никелевой оболочкой, нанесенной как гальваническим путем, так и плакированием, возрастает на !0% (предельно допустимое увеличение сопротивления) довольно быстро. При наличии изоляции скорость окисления проводника с гальваническим покрытием резко замедляется. У проводника диаметром 1,02 мм с никелевым гальваническим покрытием увеличение сопротивления остается в пределах допуска (Ю%) в течение 600 ч. Сопротивление медных проводников плакированных никелем, диаметром 1,02 мм возрастает в этом случае на 1,5% и далее заметно не изменяется в течение еще 600 ч при 500 °С. Сопротивление проволоки «куфеник» диаметром 0,25 мм возрастает в начальный период на 3% и остается в дальнейшем на этом уровне. Это указывает на возможность длительной эксплуатации такой проволоки при 500°С. У провода такого же типа диаметром 1.02 мм сопротивление уменьшается (за счет отжига) за 600 ч на 4%. Подобное явление наблюдается у медных проводников, плакированных нержавеющей сталью, и у серебряных, плакированных никелем. Исследования отечественных биметаллических проводников медь-нержавеющая сталь и серебро - никель дали следующие результаты. Удельное электрическое сопротивление биметаллической проволоки медь-нержавеющая сталь диаметром 0,30-0,80 мм обычно не более 0,026 ом-мм/м, диаметром 0,81-2,50 мм - не более 0,025 ом • mmjm, что составляет около 70% электропроводности меди. Изменение электрического сопротивления определялось в течение длительного нагрева (5 ООО ч) до 500-700 °С (табл. 1 -6). При 500-600 "С электрическое сопротивление проволоки медь-нержавеющая сталь в первые сутки уменьшалось, что объясняется 0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 |