Уменьшение объемного и поверхностного удельных электрических сопротивлений. Удельное поверхностное сопротивление хрома
Удельное сопротивление металлов. Таблица | ELEKT.TECH
Удельное сопротивление металлов является мерой их свойства противодействовать прохождению электрического тока. Эта величина выражается в Ом-метр (Ом⋅м).
Символ, обозначающий удельное сопротивление, является греческая буква ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.
Удельное сопротивление
Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между напряженностью электрического поля внутри металла к плотности тока в нем:
где:ρ — удельное сопротивление металла (Ом⋅м),Е — напряженность электрического поля (В/м),J — величина плотности электрического тока в металле (А/м2)
Если напряженность электрического поля (Е) в металле очень большая, а плотность тока (J) очень маленькая, это означает, что металл имеет высокое удельное сопротивление.
Обратной величиной удельного сопротивления является удельная электропроводность, указывающая, насколько хорошо материал проводит электрический ток:
где:
σ — проводимость материала, выраженная в сименс на метр (См/м).
Электрическое сопротивление
Электрическое сопротивление, одно из составляющих закона Ома, выражается в омах (Ом). Следует заметить, что электрическое сопротивление и удельное сопротивление — это не одно и то же. Удельное сопротивление является свойством материала, в то время как электрическое сопротивление — это свойство объекта.
Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельным сопротивлением материала, из которого он сделан.
Например, проволочный резистор, изготовленный из длинной и тонкой проволоки имеет большее сопротивление, нежели резистор, сделанный из короткой и толстой проволоки того же металла.
В тоже время проволочный резистор, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, обладает большим электрическим сопротивлением, чем резистор, сделанный из материала с низким удельным сопротивлением. И все это не смотря на то, что оба резистора сделаны из проволоки одинаковой длины и диаметра.
В качестве наглядности можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается через трубы.
- Чем длиннее и тоньше труба, тем больше будет оказано сопротивление воде.
- Труба, заполненная песком, будет больше оказывать сопротивление воде, нежели труба без песка
Сопротивление провода
Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления металла, длины и диаметра самого провода. Формула для расчета сопротивления провода:
где:R — сопротивление провода (Ом)ρ — удельное сопротивление металла (Ом.m)L — длина провода (м)А — площадь поперечного сечения провода (м2)
В качестве примера рассмотрим проволочный резистор из нихрома с удельным сопротивлением 1.10×10-6 Ом.м. Проволока имеет длину 1500 мм и диаметр 0,5 мм. На основе этих трех параметров рассчитаем сопротивление провода из нихрома:
R=1,1*10-6*(1,5/0,000000196) = 8,4 Ом
Нихром и константан часто используют в качестве материала для сопротивлений. Ниже в таблице вы можете посмотреть удельное сопротивление некоторых наиболее часто используемых металлов.
Поверхностное сопротивление
Величина поверхностного сопротивления рассчитывается таким же образом, как и сопротивление провода. В данном случае площадь сечения можно представить в виде произведения w и t:
Для некоторых материалов, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется поверхностное сопротивление слоя RS:
Часто производители резисторов для увеличения сопротивления вырезают в пленке дорожки, чтобы увеличить путь для электрического тока.
Свойства резистивных материалов
Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.
Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.
Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко паяется и имеет более низкий температурный коэффициент.
elekt.tech
|
ТОП 10: |
Ширину резистивной линии принимают обычно не менее 0,2 мм, так как более узкая линия может приводить к обрывам из-за дефектов маски или подложки, а также из-за наличия случайных пылинок. Кроме того, чем уже линия, тем сильнее влияет зона подпыления или тень в щели маски на получение требуемого номинала сопротивления. Практически установлено, что лучше всего изготавливать резисторы прямоугольной формы. При одной и той же толщине резистивной пленки можно получать различные сопротивления, отличающиеся по номиналу в десятки раз. Для этого достаточно изменять отношение длины пленки к ее ширине. Максимальная мощность, рассеиваемая на резисторе, ограничена ее допустимой температурой и зависит от теплопроводности подложки, ее материала, отношения площади, занятой резистором, к всей площади подложки, а также от выбранного способа охлаждения и температуры окружающей среды. Материал, используемый для изготовления резистивных пленок, должен обеспечивать возможность получения широкого диапазона стабильных во времени сопротивлений, обладать низким температурным коэффициентом сопротивления и высокой коррозийной стойкостью. При напылении он должен образовывать тонкие, четкие линии с хорошей повторяемостью их от образца к образцу. Характеристики некоторых материалов, применяемых при изготовлении тонкопленочных резисторов, приведены в табл. 3. Таблица 3. Характеристики материалов пленочных резисторов
Следует отметить, что указанные в таблице значения являются ориентировочными, так как они существенно зависят от метода нанесения пленки и режима ее обработки. Удельное сопротивление пленки определяется как ее составом, так и структурой, которая изменяется в процессе термообработки.
Рис. 4. Зависимость удельного сопротивления пленки от ее толщины: I-область туннельного эффекта; II-область нарушенной поверхности; III-область объемных свойств. На рис. 4 показана типичная зависимость удельного сопротивления пленки от ее толщины. При малых толщинах свойства пленки существенно зависят от характера микронеровностей на поверхности подложки. В этой области могут наблюдаться нарушения непрерывности структуры пленки. Проводимость здесь обусловлена туннельным эффектом и термоэлектронной эмиссией между отдельными кристаллитами. Наиболее целесообразно использовать пленки такой толщины, при которой становятся заметными их объемные свойства. В этом случае легче регулировать толщину пленки, а нарушения поверхности не имеют большого значения. Металлическая пленка толщиной порядка 1нм независимо от природы металла имеет большое удельное электрическое сопротивление, которое экспоненциально уменьшается с увеличение толщины. Пленки такой малой толщины весьма не стабильны и почти не применяются. Для того чтобы заведомо получить сплошную пленку при имеющихся в производстве отклонениях от выбранного технологического режима, считают, что толщина пленки, наносимая вакуумным испарением, должна быть порядка 100 нм. Следует отметить, что пленки тугоплавких металлов могут быть более тонкими, так как они обладают более стабильными характеристиками. Тонкопленочные резисторы можно изготавливать из металлов, сплавов (в том числе многокомпонентных), полупроводников и керметов(смесей металлов с керамикой). Широкое распространение находит хромированный сплав (20% хрома и 80% никеля). Поверхностное сопротивление пленки из этого сплава достигает 300 Ом/квадрат при малом температурном коэффициенте сопротивления. Температура испарения сплава значительная(1600оС), причем для получения высококачественного пленочного резистора подложка должна нагреваться до 300-350оС. Из сплава железа с хромом(79% железа, 21% хрома) и железоникелевого сплава (71,5% железа, 21% хрома, 7,5% никеля) изготавливают пленки, обладающие сопротивлением 150 Ом/квадрат, с температурным коэффициентом сопротивления не более 1*10-4 1/оС. Значительно большее поверхностное сопротивление (до 400 Ом/квадрат) имеет многокомпонентный сплав, состоящий из 74% никеля, 20% хрома, 3% железа и 3% алюминия. Стабильность металлических пленок зависит до некоторой степени от температуры плавления металла, его плотности и возможности образования стабильности окисного поверхностного слоя. Как правило, чем выше температура плавления, тем лучше стабильность пленки. Вольфрам образует высокостабильные пленки в вакууме, однако они нестабильны в воздухе. Свойствами, обеспечивающими образование высокостабильных пленок, обладает рений – тугоплавкий металл, который находит все большее применение для получения пленочных резисторов. В случае, когда необходимо получить высокостабильные пленки с большим поверхностным сопротивлением (несколько тысяч Ом на квадрат) и малым температурным коэффициентом сопротивления, применяют тантал. Это объясняется еще и тем, что поверхность тантала легко покрывается пленкой окиси и становится малоактивной, хотя сам металл относится к активным; тонкий прозрачный поверхностный слой окиси хорошо связан с танталом, обладает высоким сопротивлением износу и коррозии в различных атмосферных условиях и не поддается воздействию многих кислот; реакция окисления тантала легко управляется и может быть использована для регулирования толщины пленки и ее сопротивления; пятиокись тантала является хорошим диэлектриком, что позволяет использовать его для изготовления и пленочных конденсаторов. Большим поверхностным сопротивлением (до 10000 Ом/квадрат) обладают пленки из сплава, содержащего 24% хрома и 76% кремния. Напыление пленок в данном случае производится по методу «вспышки», при котором порошок или небольшие кусочки сплава падают на разогретый до высокой температуры вольфрамовый испаритель. Образующееся при этом облако пара конденсируется на подложке, нагретой до 200-500оС. Полученные таким путем пленки отличаются малым температурным коэффициентом сопротивления (5*10-5 1/оС) и высокой стабильностью (после 2000ч работы изменение сопротивления не превышает 0,2%, а после 5000ч – 3%). Еще большим поверхностным сопротивлением (до 50000 Ом/квадрат) обладают пленки из керметов. Типичными керметами являются пленки палладиево-серебряной глазури или танталово-хромового стекла. Резисторы на основе этих пленок используют в схемах, где допустим высокий температурный коэффициент сопротивления. Наиболее удачна пленка из смеси из моноокиси кремния и хрома. Она однородна, стабильна, имеет высокие адгезионные свойства, высокую теплостойкость и хорошие механические свойства. Сопротивление пленки изменяется в широких пределах в зависимости от состава смеси. Наилучшие характеристики имеют пленки, содержащие 70% хрома и 30% моноокиси кремния. Испарение смеси производится с вольфрамовой спирали при температуре 1300-1600оС на подложку, нагретую до 200-250оС. После напыления пленки ее нагревают в контролируемой среде при температуре 400-450оС для стабилизации параметров. Для регулирования осаждения резистивных пленок в рабочий объем вакуумной установки вблизи напыляемых подложек помещают контрольную подложку с серебряными контактами (свидетель). Когда сопротивление между контактами контрольной подложки достигает определенной величины, испарение прекращается поворотом заслонки. Как показывает опыт, сопротивление обычно уменьшается после того, как подложка извлекается из вакуумной системы, или при ее дальнейшей термообработке. Это объясняется тем, что атомы газа или другие примесные атомы сорбируются пленкой в процессе ее напыления, а затем при нагреве химически реагируют с ней. Другой причиной является возникновение в материале пленки напряжений, которые могут изменяться в процессе отжига. |
infopedia.su
Хрома удельное электросопротивление - Справочник химика 21
Оптимальный состав сплава № 2 установлен на основе исследования диаграммы фазового равновесия железо—хром—алюминий и диаграмм состав — свойство жаростойкости, удельного электросопротивления, твердости, механических свойств и обрабатываемости сплавов при комнатной и высоких температурах [1,2]. [c.316] Уменьшение содержания алюминия в связи с расходом его на взаимодействие с кислородом воздуха и на восстановление окислов железа и хрома при окислении сплава с 25% Сг и 5% А1 (сплав № 2) под действием электрического тока при периодическом включении и выключении может быть иллюстрировано следующими цифрами, характеризующими уменьшение удельного электросопротивления за время испытания в течение 800 час. при о 1250°. Удельное электросопротивление сплава до испытания равно 1,35 ом-мм 1м через 50 час. от начала испытания оно возрастает до 1,45 ом-мм м. По мере увеличения времени испытания удельное электросопротивление сплава уменьшается. Это связано с уменьшением содержания алюминия в сплаве в связи с расходом его на окисление, так как изменение удельного электросопротивления сплава, как было нами ранее установлено [1, 2], в большей степени зависит от содержания алюминия, чем хрома. Через 350 час. от начала испытания удельное электросопротивление сплава уменьшается до 1,15 ом-мм 1м, а через 800 час,-—до 1,1 ом-мм 1м. [c.319]Удельное электросопротивление сплавав 18,5 раза выше, чем у железа, и в 10 раз — чем у хрома. Коэффициент линейного расширения сплава № 2 при температуре от 20 до 100° превышает коэффициент линейного расширения железа при температуре от 20 до 300° па 40%, хрома на 54,7% и ниже коэффициента линейного расширения алюминия на 35"б. Твердость сплава № 2 превышает твердость железа в 4—4,5 раза. [c.169]
В работе [49] показано, что удельное электросопротивление карбидов хрома существенно снижается при легировании их железом. Микротвердость при этом также снижается, [c.55]
По данным различных авторов, приведенным в работах [24, 36], при 310° К у хрома обнаруживается аномалия некоторых свойств — скачкообразное изменение модуля упругости, внутреннего трения, удельного электросопротивления, термо-э. д. с. и коэффициента термического линейного расширения. [c.81]
Удельное электросопротивление хрома [c.86]
Пример 17. Необходимо провести анализ зависимости удельного электросопротивления хрома от температуры по следующим данным [c.54] Величина удельного электросопротивления хрома при 0°" была определена при этом равной 21,1 -Ю ом-см а термоэлектродвижущая сила пары хром — константан при той же температуре 51,1 мв на 1°С. [c.440] Удельное электросопротивление алюминия почти в 5 раз меньше, чем у хрома, и в 3,3 раза, чем у железа хром обладает более высоким удельным электросопротивлением, чем же,позо. [c.168]Удельное электросопротивление хрома с повышением температуры возрастает. Величина его зависит от содержания примесей, метода изготовления, плотности и других факторов. Представленные в табл. 139 значения электросопротивления определены для хрома с содержанием примеси кислорода 0,43%. Хром в отличие от других тугоплавких металлов имеет анти-ферромагнитные свойства, обнаруженные с помощью нейтронографических исследований. Температура Неэля равна примерно 200° С [36]. [c.86]
Белая бронза отличается высоким блеском и твердостью, имеет хорошую электропроводность, хорошо полируется до зеркального блеска. Коэффициент отражения бронзы выше, чем у хрома, поэтому ее можно использовать для декоративной отделки. При испытании в условиях тропического климата покрытия бронзой с содержанием 40—80% олова показали нкз ю защитную способность. Это объясняется большой пористостью и наличием внутренних напряжений в осадках, что приводит К растрескиванию их. Поэтому покрытие бронзой, содержащей более 30% олова, нецелесообразно применять в жестких коррозионньПс условиях. По данным Вячеславова и сотр. [5], высокооловянистая бронза (40—45% олова) имеет большее удельное электросопротивление, чем медь и олово максимум твердости почти совпадает с наибольшим значением электросопротивления, что характерно для сплавов, образующих твердые растворы или химические соединения. Тем не менее в условиях эксплуатации электрических контактов при наличии в воздухе сернистых соединений покрытие белой бронзой может конкурировать с серебром, вследствие большей стабильности величин переходного сопротивления. [c.216]
Последующие исследования, подтвердив наличие аномалии в изхменении удельного электросопротивления хрома с изменением температуры, установили, что минимум удельного электросопротивления отвечает температуре 41°, а максимум 33°. Аналогичные результаты были получены и при измерении термоэлектродвижущей силы пары хром — константан. На кривых свойство — т лМпература при измерении теплопроводности и магнитной восприимчивости не было обнаружено аномалии. [c.440]
Кривая изменения с температурой (в интервале температур О— 1800°) удельного электросопротивления электролитического хрома, под вергнутого спеканию в водороде, имеет перегиб (рис. 66) только при температуре 1560°. [c.440]
Широко распространены в качестве материалов для нагревательных элементов нихромы - сплавы с высоким омическим сопротивлением. Так, сплавы Х20Н80 (-20% хрома и -80% никеля) и Х15Н60 (-15% хрома, -60% никеля, остальное - железо) имеют удельное электросопротивление -ПО-10" Ом м, что почти в 65 раз больше, чем у меди. [c.16]
chem21.info
Удельное хрома - Справочник химика 21
Не менее важна роль носителей гетерогенных катализаторов, особенно в случае дорогостоящих металлических катализаторов (Р1, Рё, N1, Со, Ад). Подбором носителя достигаются требуемые пористая структура, удельная поверхность, механическая прочность и термостойкость. В качестве носителей используют окиси алюминия, алюмосиликаты, окиси хрома или кремния, активированный уголь. [c.83] Если материал содержится при высокой температуре, то на его поверхности не образуется пленка, которая может стать проводником даже при высокой влажности. Поэтому создают временную или постоянную пленку с достаточной электрической проводимостью. Для этого наносят на поверхность диэлектрика электропроводящие вещества разбрызгиванием или распылением, а также окрашивают оборудование специальными лаками и красками. В качестве антистатиков применяются препарат Акор , соединения магния, хрома и другие соединения, которые в значительной степени снижают удельное сопротивление веществ. [c.342]Хлористый хромил дает кислородсодержащие производные с ароматическими углеводородами, обладающими боковыми цепями. Шульц получал продукты окисления в форме желтых порошков, разлагавшихся водой, выход которых увеличивался с повышением удельного веса фракций. [c.93]
На рис. 1Х-2 показана графическая зависимость Го=/(ДР). В координатах АР—Го нанесены значения удельного сопротивления осадка (черные кружки), вычисленные по уравнению (IX,3), а также значения удельного сопротивления осадка (белые кружки), найденные в опытах по разделению обычной суспензии гидроокиси хрома, полученной при соблюдении тех же условий, которые были приняты при приготовлении сгущенной суспензии. Как видно из рис. 1Х-2, значения удельного сопротивления осадков, полученных при разделении обеих суспензий, располагаются около одной кривой. [c.322]
Пример 1.5. При фильтровании водной суспензии гидроокиси хрома на лабораторном фильтре были получены значения удельного сопротивления осадка Гос (в м ) в зависимости от перепада давления на фильтре Др (в н/сл ), приведенные в табл. 1-6 (столбцы 1 и 2). [c.23]Сила тока короткозамкнутого элемента тем больше, чем ниже перенапряжение водорода на электроде, введенном в контакт с амальгамой. С этой точки зрения целесообразно применять в электродах металлы с низким перенапряжением водорода. Однако металлы в разной степени смачиваются ртутью, и скорость разложения амальгамы при добавлении этих металлов резко снижается. На практике пока единственным материалом, применяемым для ускорения разложения амальгамы, является графит. К его недостаткам следует отнести сравнительно высокое перенапряжение водорода, высокое удельное сопротивление и малую механическую прочность. Для снижения перенапряжения водорода на графите его предложено пропитывать солями хрома и молибдена, однако эффект, вызываемый этими солями, непродолжителен. [c.162]
Определите удельную теплоемкость хрома. Какие данные Вам для этого нужны [c.80]
Осаждение хрома из хромовокислого раствора в качестве металлургического процесса имеет некоторые особенности. В этом случае стремятся получить мягкие толстые осадки хрома высокой чистоты с возможно низким удельным расходом электроэнергии. [c.107]Рассчитайте а) суточную производительность гю хрому электролизера нагрузкой 5000 А 6) удельный расход электроэнергии на 1 кг катодного хрома, если напряжение на ванне [c.276]
Сплавы. Металлы в чистом виде применяют на практике гораздо реже их сплавов. Это связано с тем, что сплавы часто обладают более высокими техническими качествами, чем чистые металлы. Так, латунь (сплав меди и цинка) значительно тверже меди и цинка отдельно взятых. Сплавы, как правило, плавятся при более низких температурах, чем образующие их металлы. Так, температуры плавления натрия и калия соответственно равны 97,5 и 62,3 °С. Сплав же, состоящий из 56% (масс.) Na и 44% (масс.) К, плавится при 19 °С, Удельные электрические сопротивления сплавов и образующих их металлов также значительно отличаются. Например, удельное сопротивление никеля равно 7-10 , хрома—15-10- , а их сплава — нихрома [80% (масс.) Ni + 20% (масс.) Сг] —110-10- Ом-ем. В настоящее время в технике применяют большое число различных сплавов, обладающих заранее заданными свойствами, причем для их получения используют более 40 химических элементов в самых разнообразных сочетаниях и ко личественных соотношениях, [c.397]
Если основным материалом являются пластмассы, то вначале необходимо применить электролиз медного или никелевого осадка. Для того чтобы основной слой стал электропроводным, часто приходится использовать плотные пластичные грунтовые покрытия с целью сохранения адгезии между пластмассой и слоями хрома и никеля. В противном случае из-за разной удельной теплопроводности этих материалов может возникнуть внутреннее напряжение на межфазных границах. [c.126]
Каталитическую активность гетерогенного катализатора характеризуют константой скорости реакции, отнесенной к одному квадратному метру поверхности раздела фаз реагентов и катализатора, или скоростью реакции при определенных концентрациях реагирующих веществ, отнесенной к единице площади поверхности. Промышленные катализаторы применяют в форме цилиндров или гранул диаметром несколько миллиметров. Гранулы катализатора должны обладать высокой механической прочностью, большой пористостью и высокими значениями удельной поверхности. Большую группу катализаторов получают нанесением активного агента, например платины, палладия, на пористый носитель (трегер) с высокоразвитой поверхностью. В качестве носителей применяют активированный уголь, кизельгур, силикагель, алюмогель, оксид хрома (П1 и другие пористые материалы. Носитель пропитывают растворами солей металлов, например Pt, Ni, Pd, высушивают и обрабатывают водородом при 250—500° С. При этом металл восстанавливается и в виде коллоидных частиц [л = (2 -f- 10) 10 м1 осаждается на поверхности и в порах носителя. Можно провести синтез катализатора непосредственно на поверхности носителя, пропитав носитель растворами реагентов, с последующей термической обработкой. Так получают катализаторы с металлфталоцианинами, нанесенными на сажу, графит и другие носители. Широко применяются металлические сплавные катализаторы Ренея. Их получают из сплавов Ni, Со, u, Fe и других металлов с алюминием в соотношениях 1 1. Сплав металла с алюминием, измельченный до частиц размером от 10" до 10" м, обрабатывают раствором щелочи, алюминий растворяется, остающийся металлический скелет обладает достаточной механической прочностью. Удельная поверхность скелетных катализаторов превышает 100 м г" . Такие катализаторы применяются в процессах гидрирования, восстановления и дегидрирования в жидкофазных гете рогенно каталитических процессах. [c.635]
Контакты с боляшой удельной поверхностью и высоким содержанием никеля склонны к спеканию и коагуляции малких частиц металла. Поэтому в них вводят стабилизаторы, предохраняющие кристаллиты никеля 05 спекания в процессе работы, которы1,1и служат оксиды алши-ния, хрома, магния и другие огнеупоры, состоящие из мелких кристаллитов 114]. Стабилизирующее влияние оказывает и носитель, в качестве которого применяют огнеупорные окислы. К выбору носителя подходят с большой осторожностью, так как условия эксплуатации ка- [c.39]
Хромит меди 39,6% uO 41,7% rjOg i 8,6% ВаО.Порошок средний насыпной вес 0,21 удельная поверхность 45-50 м2/г. [c.236]
Введение антнпиреновых добавок, например фосфорсодержащих соединений, позволяет в процессе активации увеличить объем пор и удельную поверхность при сохранении приемлемых механических свойств УВ и тканей. Активация УВ с добавками хрома позволяет получить микропоры при полном отсутствии мезопор. [c.626]
Из различных режимов катодного осаждения хрома из хромовой кислоты (гл. XII) для электроэкстракции применяется режим, обеспечивающий максимальный выход по току и получение мягких осадков, т, е. электролиз при низких температурах (25—36°С) в растворе, содержащем 250—350 г/л СгОз, при СгОз Н2504 = 100, = 2800—8000 А/м . Выход по току — до 35%, напряжение 6—8 В. Удельный расход электроэнергии 40 000—70 000 кВт-ч/т, т. е. значительно выше, чем при электролизе раствора трехвалентных соединений хрома. [c.286]
Напряжение на хромовых ваннах в зависимости от плотно-.сти тока равно 4—6 в. При выходе по току 15% удельный расход электроэнергии равен 85—120 квт-ч яа 1 кг хрома. На 1 кг электролитического хрома расходуется до 4 кг СгОз, если учесть его унос из ванны. Производительность ванны на 5000 а равна примерно 6 кг1сутки. [c.536]
Температура электролиза 50—55° С плотность тока 800— 1200 а/м , напряжение на ванне 4,5—5 в выход по току для хрома 35—45% удельный расход электроэнергии 18— 20 квт-ч1к8. [c.537]
Окись алюминия как основной компонент алюмохромовых катализаторов выполняет несколько функций. Являясь носителем, она влияет не только на механические и физические свойства алюмохромового катализатора, увеличивая, например, его удельную поверхность или предохраняя от спекания, но и на каталитические свойства. Предполагается, что присутствие А12О3 стабилизирует электронное состояние хрома, что имеет большое значение для его каталитической активности. Кроме того, кислая природа поверхности окиси алюминия является основной причиной крекирующей и изомеризующей активности катализаторов. [c.136]
Удельное электрическое сопротивление. По этому показателю сплавы также отличаются от исходных чистых металлов. Например, удельное сопротивление (в омосантиметрах) у никеля равно 7-10- , у хрома — 15-10- , а у нихрома (80% N1 + 20% Сг) это сопротивление составляет 110-10- ом-см, т. е. значительно больше, чем у отдельных компонентов указанного сплава. [c.306]
Энергетическая ширина 45-зоны составляет около 10 эВ, причем в ней на атом металла приходится всего два электрона. Ширина З -зопы меньше (для никеля 2,8 эВ), но число электронов в ней, конечно, больше, — именно максимум десять на атом. Электропроводность металлов в основном обусловлена электронами 4s-зоны. Перекрывание этих двух зон в оксидах меньше, чем в металлах, и даже может и вовсе не иметь места. В этом случае электропроводность обусловлена только электронами З -зоны. Наконец, могут быть случаи, когда эта зона становится настолько узкой, что можно говорить о фиксации всех электронов на соответствующих катионах решетки. Оксид в этом случае становится диэлектриком. Замечательно, что совершенно чистые и бездефектные кристаллы оксидов хрома (III), марганца (III), железа (111), кобальта (И), никеля (II) и меди (II) тока не проводят — их удельное сопротивление достигает 10 ° Ом-см. Проводимость появляется, если в кристаллах содержатся примеси. [c.288]
Несмотря на то, что при расщеплении не удалось добиться высокой оптической чистоты, были зафиксированы вращения в сотни градусов, так как удельное вращение этих комплексов очень велико [10]. Сходным путем [11] — хроматографированием на О-(- -)-лактозе, были частично расщеплены на оптические антиподы трцс-ацетилацетонаты хрома, кобальта, рутения, родия. Комплекс трехвалентного хрома с гексафтор-ацетилацетоном был получен в оптически активной форме расщеплением с помощью газо-жидкостной хроматографии на Оптически активном кварце. [c.670]
Используемые на практике электролиты содержат 250—350 г/л СгОз и 2,5—5 г/л Н2304 обычно отношение СгОз Н2304 в растворе равно 100 1. Температура в ванне поддерживается 25—35° С. Плотность тока колеблется в пределах 2800—8000 а/м . В этих условиях катодный выход по току (в расчете на шестивалентный хром) составляет от 20 до 35%, напряжение на ванне равно 5—8 а. Удельный расход электроэнергии при этом составляет порядка 40000—70000 квт-ч/т. Расход хромового ангидрида равен примерно 2—2,5 г на 1 г металлического хрома. [c.107]
Обычный электролитический хром плохо смачивается маслом, что при больших удельных давлениях приводит к сухому или полусухому трению, а это в свою очередь ведет к преждевремен- [c.198]
Рассчитайте а) скорость подачи в ванну нагрузкой 1200 А регенерируемого раствора, содержащего 245 г/л fj (804)3 250 г/л h3SO4, чтобы 90 % сульфата хрома анодно окислились до СгО , (Н2СГ2О,), если выход по току СгОд равен 85% б) часовую производительность ванны по СгОд в) удельный расход электроэнергии в расчете на 1 кг хромового ангидрида СгОд при среднем напряжении на ванне 3,5 В г) концентрацию Сга (504)3, СгОз и h3SO4 в вытекающем растворе. [c.141]
В ванне хромирования нагрузкой 2500 А использован электролит, содержащий 350 г/л СгО , и 3,5 г/л Н2504. Ванна работает при катодной плотности тока 20 А/дм и выходе по току около 16 %. Толщина получаемого слоя хрома 1,5 мкм. Время загрузки и выгрузки подвесок с деталями 2,0 мин. Удельные потери электролита составляют 117 мл на 1 м покрытия. [c.218]
Свойства сплавов. Сплавы сохраняют хорошую электрическую проводимость, теплопроводность и другие присущие металлам свойства. Однако их свойства не складываются как среднее арифметическое из свойств сплавляемых компонентов. Наоборот, температуры плавления сплавов ниже, чем у исходных металлов. Например, сплав Вуда плавится пр11 75 "С, а температура плавления самого легкоплавкого его компонента — олова 232 С. Сплав Деварда [50% (мае.) меди, 45% (мае.) алюминия и 5% (мае.) цинка] легко растирается в порошок и вытесняет водород из воды, хотя ни один из исходных металлов этим свойством не обладает. Очевидно, у сплавов появляются новые свойства, возникают новые качества. Как правило, сплавы более тверды, чем исходные металлы. Например, твердость латуни составляет 150 условных единиц, а исходных компонентов — меди и цинка — соответственно 40 и 50. Удельное электрическое сопротивление сплавов обычно выше, чем у исходных чистых металлов. Например, у нихрома [20% (мае.) хрома + 80% (мае.) никеля] сопротивление 110-10 , у хрома 15-Ю , а у никеля только 7 10" Ом-см. [c.267]
Во всех случаях никель получается в виде пирофорного кристаллического порошка, и поэтому его хранят под слоем спирта или воды. Он обладает высокой пористостью и большой удельной поверхностью. Свежеприготовленный катализатор содержит 25-100 мл/г водорода, причем с потерей водорода активность катализатора снижается известное влияние на каталитическую активность оказывает остающийся после выщелачивания алюминий. Поэтому, изменяя условия выщелачивания алюминия и промывки катализатора, можно получать различающиеся по активности сорта скелетного никелевого катализатора. Кроме того, катализатор про-мотируется добавлением в сплав хрома, молибдена или кобальта в количестве 3-10 % от массы никеля, введением солей благородных металлов в ходе промывки катализатора или при гидрировании, а также небольших количеств щелочи или органических оснований при гидрировании. Например, продолжительность гидрирования [c.21]
Из различных режимов катодного осаждения хрома из хромовой кислоты (см. с. 318) для электроэкстракции применяют режим, обеспечивающий максимальный выход по току и получение мягких осадков, т. е. электролиз ведут при низких температурах (25—36 °С), раствор содержит 250—350 г/л СгОз при соотношении СгОз Нг504= 100, к=2,8—8 кА/м . Выход по току—до 35%, напряжение 6—8 В, удельный расход электроэнергии 40000—70000 кВт-ч/т, т. е. значительно выше, чем при электролизе трехвалентных соединений хрома. [c.401]
Важнейшие новые твердые катализаторы, ведущие к образованию стереорегулярных полимеров, можно классифицировать на четыре группы предварительно формованные окислы металллов перемеппой валентности на носителях с большой удельной поверхностью промотированные окиснометаллические катализаторы твердые катализаторы, приготовленные осаждением непосредственно в реакционной зоне из солей металлов переменной валентности и ме-таллорганических соединений предварительно обработанные осажденные катализаторы. Предварительно приготовляемые окиснометаллические катализаторы включают никель на угле [79], окись молибдена на окиси алюминия [79], молибдат кобальта на окиси алюминия [108] и окись хрома на алюмосиликате И8]. Активность этих катализаторов можно изменять в широких пределах введением различных промоторов, в частности, металлов I, II и III групп периодической таблицы, их гидридов и металлорганических производных [35]. Из осажденных важнейшими являются катализаторы, приготовляемые взаимодействием четыреххлористого титана с алкильными производными алюминия, бериллия, магния илп цинка [107]. Предварительно обработанные осажденные катализаторы включают соли металлов переменной валентности, восстановленные до низшей валентности, например, треххлористый титан, в сочетании с металлорганическими соединениями. [c.285]
chem21.info
| Характеристика удельного сопротивления пленки в зависимости от процентного содержания N2, как показано на рис. 4, имеет горизонтальную часть и спад при величине удельного сопротивления около 250 мкОм*см и ТКС порядка —0,75*10-4 1/°С. Важным свойством азотосодержащих танталовых пленок является то, что их можно анодировать как и чистый тантал. На практике состав пленки выбирается возможно близким к Ta2N, так как установлено, что резисторы из пленок такого состава имеют очень хорошую стабильность в течение всего периода нагрузочных испытаний.
Рисунок 16 - Влияние различной концентрации азота при напылении на удельное сопротивление и ТКС танталовых пленок Существование танталовых пленок малой плотности впервые наблюдал Шютце. Изучая осаждение тантала, он и его коллеги обнаружили, что удельное сопротивление получаемых пленок зависит не только от напряжения на катоде. Результаты их наблюдений показаны на рис. 6. К сожалению, танталовые пленки с малой плотностью, полученные таким методом, оказываются нестабильными. Например, при стабилизирующей тепловой обработке в течение 1—2 ч при температуре 200°С происходит незначительное изменение поверхностного сопротивления, но ТКС падает очень быстро до величины порядка -3*10-4 1/°С (рис. 7). Ряд монометаллических систем — алюминий, хром, вольфрам и рений — был исследован Циммерманом. Рений, благодаря существенным преимуществам, оказался оптимальном материалом для создания тонкопленочных резисторов. Данные по точности воспроизведения сопротивления свеженапыленных пленок, которую можно достигнуть для различных материалов в зависимости от величины поверхностного сопротивления, приведены на рис. 7.
Рисунок 16 - Зависимость точности воспроизведения поверхностного сопротивления, достижимой для различных мнометаллических ситем, от поверхностного сопротивления 2) Хром. Как указывалось ранее, процентное содержание хрома в пленках нихрома часто значительно превышает его долю в исходном материале (20%). Вследствие ограниченной взаимной растворимости Ni и Сr в твердом состоянии, пленки нихрома, полученные напылением в вакууме, часто содержат в растворе больше хрома, чем это следует из термодинамики. Это является источником нестабильности, вследствие того, что избыток хрома выпадает из раствора. Более того, газ, поглощенный хромом во время его осаждения, оказывает на удельное сопротивление пленок хрома более сильное влияние, чем добавки никеля. В результате этого «чистые» пленки хрома имеют значительно более высокие удельные сопротивления, чем пленки нихрома оптимального состава. По этим причинам, а также ввиду большей простоты монокомпонентной системы, возник значительный интерес к хрому как к материалу для тонкопленочных сопротивлений. Хотя использование чистого хрома и исключает проблему контроля состава и распада твердого раствора, чувствительность свойств пленок хрома к условиям нанесения значительно выше, чем у пленок нихрома, вследствие влияния «встроенных» загрязнений; С другой стороны, хорошо известные адгезионные свойства хрома к стеклянным подложкам эффективны для резистивных элементов, так как они связаны с низкой склонностью хрома к агломерации. Кроме того, хром хорошо совместим с любым проводящим материалом. Дополнительная привлекательная черта хрома, с точки зрения осаждения пленок, — легкость сублимации. Обычно применяется вольфрамовый испаритель, покрытый хромом гальваническим способом. Перед использованием такие испарители рекомендуется подвергать термообработке в водороде, так как гальванические слои обычно содержат много окислов. Так как хром не очень тугоплавок, существует предельная температура, при которой пленки хрома могут работать непрерывно. Термообработка пленок хрома в вакууме вызывает понижение сопротивления вследствие эффектов отжига, отсутствующих у более тугоплавких пленок, таких, например, как тантал. В настоящее время хром наиболее широко используется при изготовлении дискретных резисторов, которые могут быть подстроены до требуемых номиналов путем нарезки канавки, меняющей число квадратов пленки, или при помощи обработки абразивом. В микроэлектронике это, однако, неприменимо. Пленки хрома, как и большинство резистивных пленок, состоят из относительно чистых островков металла в матрице изолирующей окиси хрома. Скоу и Тьюном было подробно изучено влияние условий осаждения на удельное сопротивление пленок хрома. При этом было обнаружено, что пленки с минимальным удельным сопротивлением могут быть получены только при одном сочетании температуры подложки и скорости осаждения (рис. 8).
Рисунок 16 - Влияние температуры подложки и скорости осаждения на отношение удельного сопротивления пленки к объемному споротивлению массивных образцов хрома. 2.3 Керметы После того, как стало очевидным, что большинство тонкопленочных резисторов приобретает требуемые электронные свойства за счет включения примесей, стало логичным сознательное обеспечение таких включений. При этом нет необходимости ограничиваться примесями, образуемыми за счет остаточных газов. В то время как число примесей, образуемых за счет газов, ограничено азотом, кислородом и углеродом, твердые примеси можно создать в большом количестве. Наконец, коэффициент прилипания для большинства твердых примесей можно предполагать близким к единице, так что естественно в этом случае ожидать более высокой степени управления составом по сравнению с примесями газового происхождения. 1) Gr — SiO. Из большого числа комбинаций металл — диэлектрик, изученных в пленочном состоянии, наиболее успешные результаты в настоящее время достигнуты в системе хром — моноокись кремния. Одно из первоначальных оснований для разработки и важное свойство таких пленок — их высокое удельное сопротивление, а также стабильность и отсутствие большого отрицательного температурного коэффициента. В существующих литературных данных имеются некоторые расхождения относительно удельного сопротивления пленок Cr — SiO в зависимости от их состава, обусловленные, главным образом, неоднозначностью определения состава реальных пленок, а также сильной зависимостью удельного сопротивления от термической природы пленки. На рис. 9 приведены результаты по исследованию состава пленок с точностью ± 1 % с применением рентгеновского микроанализа, полученные Гленгом и др. Зависимость удельного сопротивления от состава приведена для пленок, осажденных при 200°С, а также после термообработок при 400, 500 и 600° С (в аргоне, в течение 1 ч при каждой температуре). продолжение |
www.coolreferat.com
Уменьшение объемного и поверхностного удельных электрических сопротивлений
Снижением объемного и поверхностного сопротивлений обеспечивается соответствующая электропроводность и способность диэлектрика отводить заряды статического электричества. Устранение опасности статической электризации диэлектриков этим способом является весьма эффективным и может быть достигнуто повышением влажности воздуха, химической обработкой поверхности, применением электропроводных покрытий и антистатических веществ (присадок).
Повышение относительной влажности воздуха. Большинство пожаров от искр статического электричества происходит обычно зимой, когда относительная влажность воздуха низка. При относительной влажности воздуха выше 65-70 %, как показывают исследования и практика, число вспышек и загораний становится незначительным.
Ускорение стекания электростатических зарядов с диэлектриков при высокой влажности воздуха связывают с тем, что на поверхности гидрофильных диэлектриков адсорбируется тонкая пленка влаги, содержащая обычно большое количество ионов из загрязнений и растворенного вещества, за счет которых обеспечивается достаточная поверхностная электропроводность электролитического характера. Электропроводность адсорбированной пленки влаги при прочих равных условиях определяется ее толщиной и в связи с этим в значительной степени зависит от относительной влажности воздуха. Чем она выше, тем толще пленка. Водные пленки толщиной 10-5 см визуально нельзя обнаружить, однако они увеличивают поверхностную электропроводность диэлектрика и способствуют утечке зарядов. Поэтому поверхностное сопротивление диэлектрика уменьшается. Однако если материал находится при более высокой температуре, чем та, при которой пленка может удерживаться на поверхности, указанная поверхность не может стать проводящей даже при очень высокой влажности воздуха. Эффект также не будет достигнут, если заряженная поверхность диэлектрика гидрофобна (сера, парафин, масла и другие углеводороды) или скорость ее перемещения больше, чем скорость образования поверхностной пленки. Таким образом, способ увлажнения воздуха не всегда эффективен.
Увеличение влажности воздуха достигается распылением водяного пара или воды, циркуляцией влажного воздуха, а иногда свободным испарением с поверхности воды.
В некоторых случаях желаемый эффект достигается местным увлажнением паров или охлаждением электризующейся поверхности до температуры на 10 оС ниже температуры окружающей среды.
Химическая обработка поверхности, электропроводные покрытия. Снижение удельного поверхностного сопротивления полимерных материалов может быть достигнуто химической обработкой поверхности кислотами (например, серной или хлорсульфоновой). В результате этого поверхности полимера (полистирол, полиэтиленовые и полиэфирные пленки) окисляются или сульфируются. При этом удельное поверхностное сопротивление снижается до 106 Ом при относительной влажности воздуха 75 %.
Положительный эффект достигается и при обработке изделий из полистирола и полиолефинов погружением образцов в петролейный эфир при одновременном воздействии ультразвуком. Методы химической обработки эффективны, но требуют точного соблюдения технологических условий.
Иногда необходимый эффект достигается нанесением на диэлектрик поверхностной хорошо проводящей пленки. Например, металлические тонкие пленки получают распылением, разбрызгиванием или испарением в вакууме или наклеиванием металлической фольги. Пленки на углеродной основе получают распылением углерода в жидкой среде или порошка (частицы меньше 1 мкм).
Применение антистатических веществ. Большинство горючих и легковоспламеняющихся жидкостей характеризуется высоким удельным электрическим сопротивлением. Поэтому при некоторых операциях, например с нефтепродуктами, происходит накопление зарядов статического электричества, которое не только препятствует интенсификации технологических операций, но и служит источником многочисленных взрывов и пожаров на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях.
Движение жидких углеводородов относительно твердого, жидкого или газообразного тела может привести к разделению электрических зарядов на поверхности соприкосновения. При движении жидкости по трубе слой находящихся на поверхности жидкости зарядов уносится ее потоком, а заряды противоположного знака остаются в трубе и, если металлическая труба заземлена, стекают в землю. Если металлический трубопровод изолирован или изготовлен из диэлектрических материалов, он приобретает положительный заряд, а жидкость – отрицательный.
Степень электризации нефтепродуктов зависит от состава и концентрации содержащихся в них активных примесей, физико-химического состава нефтепродуктов, состояния внутренней поверхности трубопровода (коррозии и т.д.) или технологического аппарата, диэлектрических свойств, вязкости и плотности жидкости, а также от скорости движения жидкости, диаметра и длины трубопровода. Так, присутствие 0,001 % механических примесей превращает инертное углеводородное топливо в электризуемое до опасных пределов.
Один из наиболее эффективных методов, позволяющих устранить электризацию нефтепродуктов, - введение специальных антистатических веществ. Добавление присадок в тысячных и десятитысячных долях процента позволяет на несколько порядков уменьшить удельное сопротивление нефтепродуктов и обезопасить операции с ними. Электрическую проводимость углеводородов и нефтепродуктов наиболее эффективно повышают олеаты и нафтенаты хрома и кобальта, соли хрома синтетических жирных кислот, присадка «Сигбаль» и другие вещества. Так, присадка на основе олеиновой кислоты олеат хрома повышает электропроводность бензина Б-70 в 1,2104 раза. Широкое применение в операциях по промывке деталей нашли присадки «Аккор-1» (10-15 г присадки на 100 л жидкости) и АСП-1.
Для получения «безопасной» электропроводности нефтепродуктов в любых условиях необходимо вводить 0,001-0,005 % присадок. Они обычно не влияют на физико-химические свойства нефтепродуктов.
Для получения проводящих растворов полимеров (клеев) также применяют антистатические присадки, растворимые в них, например соли металлов переменной валентности высших карбоновых и синтетических кислот.
Положительные результаты достигаются при использовании антистатических веществ на предприятиях по переработке синтетических волокон. Наиболее важным свойством антистатических веществ является способность увеличивать ионную проводимость и тем самым снижать электрическое сопротивление волокнистых материалов. Обработку волокнистых материалов антистатическими веществами производят до процесса либо непосредственно в процессе их изготовления.
Есть несколько главных групп химических препаратов, применяемых для приготовления антистатических материалов, которые влияют на электрические свойства волокон: углеводороды парафинового ряда, жиры, масла, гигроскопические вещества, поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Углеводороды парафинового ряда, жиры и масла влияют на электрический контакт между волокнами и частями машин, способствуя образованию проводящих масляных пленок между ними. Гигроскопические вещества образуют на поверхности волокон пленку влаги, снижая таким образом трение. При наличии влаги и веществ, обладающих свойствами электролитов, образуются ионы. Поверхностно-активные вещества при добавлении в воду снижают ее поверхностное натяжение, в результате улучшается смачивание, пенообразующие, моющие и другие важные для текстильной промышленности свойства воды.
Эффективность антистатических веществ используют в промышленности полимеров, например при обработке полистирола и полиметилметакрилата. Обработка полимеров антистатическими добавками производится как поверхностным нанесением, так и введением в расплавленную массу. В качестве антистатических добавок применяют, например, некоторые образцы ионогенных поверхностно-активных веществ. При поверхностном нанесении ПАВ обладают хорошим антистатическим эффектом. Удельное поверхностное сопротивление полимеров при этом снижается на 5-8 порядков, но срок эффективного действия незначителен (до одного месяца). Введение антистатических добавок внутрь более перспективно, так как антистатические свойства полимеров стабильны во времени (несколько лет), менее подвержены действию растворителей, истиранию и т.д. Для каждого диэлектрика оптимальные концентрации ПАВ различны: например, для полиэтилена низкого давления 0,05-0,1 %, полиэтилена высокого давления 0,2-0,3 %, полипропилена 0,5 %, поливинилхлорида твердого 0,5-1,5 %, полиакрила 2-3 %, полистирола 1,5-2,5 %.
Широкое применение труб для пневмотранспорта, продуктопроводов и других устройств из полимеров (например, полиэтилена низкой и высокой плотности) привело к созданию полупроводящих полимерных композиций путем введения наполнителей (ацетиленовой сажи, алюминиевой пудры, графита, цинковой пыли).
Лучший наполнитель – ацетиленовая сажа, хорошо распределяемая в полимере и снижающая сопротивление на 10-11 порядков даже при 20 % от массы полимера. Оптимальная массовая концентрация ацетиленовой сажи для создания электропроводящего полимера составляет 25 %. Для пневмотранспорта могут быть рекомендованы неметаллические трубы из проводящей полиэтиленовой композиции.
В народном хозяйстве широко используются резинотехнические изделия, обычно диэлектрические. Это связано с опасностью статической электризации. Чтобы получить электропроводные или антистатические резины, в них вводят электропроводящие наполнители – порошковый графит, различные сажи (например, липецкую, ацетиленовую), мелкодисперсные металлы. В таких резинах образуется токопроводящая структура. Так, при введении в латекс сажи электропроводность резины (вследствие лучшего распределения наполнителя) оказалась на 2-3 порядка выше электропроводности резины, полученной на основе твердого каучука. Удельное сопротивление антистатической резины достигает 106 Омм, проводящей до 5102 Омм.
Антистатическими резинами марки КР-388, КР-245 пользуются во взрывоопасных производствах, покрывают полы, рабочие столы, детали оборудования и колеса внутрицехового транспорта. Такое покрытие лучше металлического или бетонного, оно более гигиенично, быстрее отводит возникающие заряды, снижает электризацию людей до безопасного уровня.
В последнее время разработана рецептура маслобензостойкой электропроводящей резины с использованием бутадиеннитрильных и полихлоропреновых каучуков. Наиболее широко эти резиновые смеси используются при изготовлении напорных рукавов и шлангов для перекачки ЛВЖ. Такие рукава значительно снижают опасность воспламенения при сливе и наливе ЛВЖ в авто- и железнодорожные цистерны и другие емкости, исключают применение специальных устройств для заземления заправочных воронок и наконечников.
До последнего времени электропроводящие слои создавали вакуумным напылением или катодным нанесением металла на поверхность диэлектрика. Но этот способ не всегда приемлем. Были эффективны специальные лакокрасочные покрытия, основанные на образовании в полимерном связующем цепочных структур наполнителя. Эти структуры, образованные контактирующими частицами проводящего наполнителя, обеспечивают покрытию хорошую электропроводность. Наполнителями служат порошкообразные металлы, сажа, графит. Так, 15 % карбонильного никеля в полимере снижает удельное сопротивление до 104 Омм и менее, а 35-40% такого никеля приближает проводимость ряда полимеров к металлической. Для «чистых» полимерных связующих без наполнителя удельное сопротивление = 109-1013 Омм.
В настоящее время созданы электропроводящие эмали марки ХС-928 и АК-562. Их наносят на поверхность в два слоя кистью или пульверизатором, и они дают пленку черного цвета, устойчивую к температуре, давлению, вакууму, агрессивным средам и радиационному облучению. Электропроводными эмалями окрашивают заземляемые устройства технологического оборудования: внутренние части химической реакционной аппаратуры, изготовленной из стекла и пластмассы, внутренние части диэлектрического трубопровода, по которому транспортируются жидкости или сыпучие материалы, способные электризоваться, и т.д.
Если во взрывоопасных производствах работают ременные передачи и ленточные транспортеры, изготовленные из материалов с r>105 Омм, заряды статического электричества и потенциал ремней и лент достигает нескольких десятков киловольт. Эффективное снижение потенциала получается при увеличении поверхностной проводимости ремня и обязательном заземлении установки. Внутреннюю поверхность ремня покрывают антистатической смазкой, возобновляемой не реже одного раза в неделю. Для кожаных и резиновых ремней рекомендуется, например, такая смазка: 100 вес. ч. глицерина и 40 вес. ч. сажи. Иногда хорошее снижение потенциала дают увеличение относительной влажности воздуха в месте нахождения ременной передачи до 70 % и более и снижение линейной скорости движения ремня и лент.
studfiles.net
21. Высокоомные сплавы и их свойства. Удельное сопротивление металлических сплавов.
Материалы высокого сопротивления должны быть высокостабильными, иметь удельное сопротивление не менее 0,3 мкОм•м, очень низкий ТКρ и малую термо-ЭДС относительно меди. Металлические сплавы, образующие твердые растворы, по назначению разделяют на сплавы резистивные и нагревостойкие.
Резистивные сплавы широко используют в производстве проволочных резисторов, шунтов, реостатов, термопар и т.д. Самые распространенные среди них — медно-никелевые сплавы: манганин, константан и др.
Манганин — это сплав, состоящий из меди Си 85—89%, никеля Ni 2,5—3,5% и марганца Мп 11,5—13,5%. Примеси не должно быть более 0,9%. Удельное сопротивление манганина составляет 0,42—0,48 мкОм-м, предельно допустимая температура 200°С. Хорошо протягивается в тонкую проволоку диаметром от 0,02 до 6,0 мм, а микропровод в стеклянной изоляции производят диаметром в несколько мкм. Хорошо прокатывается в ленту толщиной 0,01—1 мм (ширина ленты 10—300 мм). Манганин применяют для изготовления образцовых (проволочных) резисторов, шунтов и некоторых измерительных приборов.
Константин — сплав, содержащий 56—59% меди Си, 39—41% никеля Ni и 1—2% марганца Мп, примеси — не более 0,9%. Удельное сопротивление р = 0,48—0,52 мкОм•м, значение ТКр близко к нулю и обычно имеет отрицательный знак. Может использоваться в реостатах и нагревательных элементах при температурах до 450—500°С. При быстром (3 с) нагреве константановой проволоки на воздухе до температуры 900°С на ее поверхности образуется тонкая пленка оксида, обладающая электроизоляционными свойствами.
Нагревостойкие сплавы используют для изготовления нагревательных элементов. К ним относятся сплавы на основе железа, никеля, хрома и алюминия. Высокая нагревостойкость этих сплавов обусловлена образованием на их поверхностях сплошной плотной оксидной пленки.
Нихромы — это сплавы системы Fe—Ni—Cr, содержащие Ni 55—78%, Cr 15—25%, Mn 1,5 и остальное Fe; удельное сопротивление равно 1,0—1,2 мкОм-м. При повышенном содержании железа эти сплавы называют ферронихромами. Нихромы обладают высокой технологичностью, легко протягиваются в тонкую проволоку и легко прокатываются в тонкую ленту. Это жаростойкие сплавы. Высокая нагревостойкость нихромов объясняется близкими значениями ТКЛР сплавов и их оксидных пленок.
Фехрали и хромали — это жаростойкие сплавы системы Fe—Cr—A1, содержащие с своем составе хрома Сг 12—15%, алюминия А1 3,5—5,5%, марганца Мп 0,7%, никеля Ni 0,6% и остальное железо Fe; удельное сопротивление равно 1,2—1,4 мкОм•м. Эти сплавы менее технологичны, более твердые и хрупкие, чем нихромы. Поэтому из них получают проволоку и ленты с поперечным сечением большим, чем из нихромов. Отличаются высокой стойкостью к химическому разрушению под действием различных газообразных сред при высоких температурах.
22. Влияние примеси на удельное сопротивление. Влияние размеров проводника на удельное сопротивление. (Пленочные проводники в микросхемах).
Влияние примеси на удельное сопротивление
Чистые отожженные металлы имеют менее деформированнуюкристаллическую решетку, поэтому для них характерны большие значения λ, и, следовательно, у (малая величина ρ). Примеси, растворенные в металлах, деформируют кристаллическую решетку и вызывают большие изменения удельного сопротивления. Отсюда ρ металлов, содержащих растворенную примесь, всегда выше, чем ρ чистых металлов. У металлических сплавов удельное сопротивление зависит не только от концентрации компонентов, образующих данный сплав, но и от типа образовавшегося сплава. Гетерогенные структуры (механические смеси), твердые растворы с неограниченной или ограниченной растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии, химические (интерметаллические) соединения. Максимальное значение р проявляется у сплавов, кристаллическая решетка которых максимально деформирована.
Влияние размеров проводника на удельное сопротивления
Вметаллических проводниках в виде тонких пленок, фольги или проволоки образуется мелкозернистая структура. Чем мельче зерно, тем больше суммарная удельная поверхность зерен. Наиболее дефектной частью зерна является его поверхность. Увеличение удельного сопротивления объясняется тем, что при кристаллизации металла на подложке в образовавшейся мелкозернистой пленке появляются многочисленные дефекты в виде вакансий, дислокаций, межблочных и межзеренных границ, пор и др. В результате уменьшается средняя длина свободного пробега электрона λ, и р возрастает. Для сравнительной оценки удельного сопротивления тонких металлических пленок принято сопротивление квадрата RD, через противоположные грани которого ток протекает параллельно поверхности RD = ρδ /δ.
Терморезисторы изготавливают из полупроводниковых материалов, диапазон изменения их ТКС — (-6,5...+70)%. Материал для создания терморезисторов должен удовлетворять следующим требованиям:
1.электронная проводимость материала и возможность регулирования ее,
2.стабильность характеристик материала в диапазоне рабочих температур,
3.простота технологии изготовления изделий,
4.материалы должны быть нечувствительными к загрязнениям в процессе технологического изготовления изделий.
Терморезисторы с отрицательным ТКС изготавливаются из оксидов металлов с незаполненными электронным. Если температура увеличивается, то электроны приобретают энергию в виде тепла, процесс обмена электронами у ионов становится интенсивнее, поэтому резко увеличивается подвижность носителей заряда.
и уровнями. Современные терморезисторы с отрицательным ТКС обычно изготавливают из следующих оксидных систем: никель-марганец-медь, никель-марганец-кобальт-медь, кобальт-марганец-медь, железо-титан, никель-литий, кобальт-литий, медь-марганец.
Тенденции развития современных материалов с отрицательным ТКС
1.получение более стабильных терморезисторов
2.расширение верхней границы рабочих температур.
3.создание переключающих терморезисторов с отрицательным ТКС.
Терморезисторы с положительным ТКС можно разделить на 2 группы
1.Терморезисторы из полупроводникового материала, легированные кристаллы Si (кремния) как n-, так и р-типа имеют положительный ТКС при температуре от криогенных до150°С и выше
2.Терморезисторы с большим ТКС (до 70% на 1oС), но в более ограниченном диапазоне температур. Материалом в данном случае является поликристаллический полупроводниковый титанат бария с большим изменением ТКС при температуре 120°С.
Терморезистивные элементы с положительным ТКС выпускают на основе титанато-бариевой керамики.
Основные электрические параметры
Габаритные размеры.
Величина сопротивления образцов
Величина ТКС а в процентах на 1°С
Постоянная времени τ (в секундах), характеризующая тепловую инерционность терморезистора.
Максимально допустимая температура tmax
Максимально допустимая мощность рассеивания
Коэффициент рассеяния Н в Вт на 1°С. Численно равен мощности, рассеиваемой на терморезисторе при разности температур образца и окружающей среды в 1°С
Коэффициент температурной чувствительности
В =[ (T1*T2)/(T2-T1) *Ln(R1/R2)
Коэффициент энергетической чувствительности G в Вт/%R, численно равен мощности, которую нужно рассеять на терморезисторе для уменьшения его сопротивления на 1 %
Теплоемкость С в Дж на 1°С.
Основные характеристики терморезисторов
1.ВАХ
график (А)соответствует терморезистору с отрицательным ТКС,
(Б) — с положительным.
2.Температурная характеристика
3.Подогревная характеристика — характеристика, свойственная терморезисторам косвенного подогрева — зависимость сопротивления резистора от подводимой мощности.
Собственный нагрев термисторов
1.Схемы с термисторами, сопротивление которых определяется только температурой окружающей среды. Ток, проходящий при этом через термистор, настолько мал, что не вызывает дополнительного разогрева термистора.
2. Во вторую группу входят схемы с термисторами, сопротивление которых меняется за счет собственного нагрева.
studfiles.net
