Таблица 12-13

Механические свойства бронзовых полос и лент

В табл. 12-11-12-13 приведены свойства полуфабрикатов, изготовленных из проводниковых бронз, обрабатываемых давлением.

Из литейных оловянных и безоловянных бронз изготовляются литые токоведущие детали сложной формы с удельной проводимостью, составляющей примерно 10% проводимости стандартной меди. Высокие литейные свойства бронз определяются их исключительно малой усадкой. Усадка оловянной бронзы меньше 1, тогда как усадка латуней и чугуна - около 1,5, а сталей - более 2. Легирующими элементами литейных безоловянных бронз являются алюминий, железо, марганец, никель и свинец.

12-6. АЛЮМИНИЙ

Алюминий - наиболее распространенный в природе металл. Его содержание в земной коре составляет около 7,5%, и сы-

)ьевые ресурсы практически неисчерпаемы.

3 связи с острой дефицитностью меди роль алюминия как проводникового металла высокой проводимости неуклонно возрастает.

Общие физические свойства алюминия

Атомный номер....... . 13

Атомная масса......... 26,98

Плотность (99.5% алюминия по массе) при 20° С, кг/м=........ 2703

Достоинствами алюминия являются легкость (в 3,3 раза легче меди), высокая электрическая проводимость (удельная проводимость чистого алюминия составляет 65,5% проводимости стандартной меди), пластичность, хорошая технологичность, коррозионная стойкость.

Алюминиевый провод по сравнению с медным той же длины при одинаковом сопротивлении имеет примерно, на 65% большее сечение (диаметр больше на 28%i), однако он при этом будет почти в 2 раза легче. Существенно уступает алюминий меди в механической прочности.

Марки алюминия, поставляемые отечественной промышленностью в соответствии с ГОСТ 11069-74, и их химический состав приведены в табл. 12-14. Наличие примесей увеличивает удельное сопротивление алюминия. В проводниковом алюминии содержание примесей не должно превышать 0,5%. Для применения в электротехнических изделиях предусмотрены специальные мар-

Таблица 12-14

Химический состав алюминия различных марок по ГОСТ 11069-74

Алюминий особой чистоты

Алюминий высокой чистоты

Алюминий технической чистоты

0,001

Буква А голубого цвета Буква А белого цвета Буква А желтого цвета Буква А красного цвета

Одна голубая полоса Две голубые полосы Одна белая полоса Три желтые полосы Две белые полосы Одна красная полоса Одна желтая полоса Две красные полосы

Для суммы Ti-1-VH-MnH-Cr. ** Железа не менее 0,18%.

Примечания: 1. В алюминии технической чистоты всех марок предприятие-изготовитель должно гарантировать содеркание марганца не более 0,01% и магния не более 0,02%.

2. По соглашению сторон в алюминии высокой и технической чистоты, предназначенном для производства алюминиевых деформируемых сплавов системы алюминий - магний, содержание натрия не должно превышать 0,002%.

3. В алюминии марки А5Е допускается содержание кремния до 0,15% и суммы примесей титана, ванадия, марганца и хрома до 0,015%) прн условии соответствия требованиям по электросопротивлению.

4. По соглашению сторон в алюминий, поставляемьп ! в виде слитков для обработки давлением, вводится титан в количестве до 0,1% для марок А85, А8, А7, А6 и А5 и до 0,15% для марки АО. В этих случаях при определении марки алюминия содержание титана не учитывается.

ки А5Е и А7Е (вновь введенная марка), для которых нормируется удельное сопротивление. Железо и кремний являются основными примесями, сопутствующими алюминию, причем минимальное сопротивление наблюдается при оптимальном их соотношении, В связи с этим, в частности, регламентировано минимальное содержание железа в алюминии марки А5Е. Резко снижают проводимость алюминия даже тысячные доли процента титана, ванадия, марганца и хрома. Поэтому их содержание в марках Л7Е и А5Е специально ограничено.

Электрические свойства алюминия

Удспьное сопротивление высокочистого отожженного алюминия (0,003- 0,004% примесей) при 20° С. мкОм-м . 0,0262

Удельная проводимость высокочистого отожженного алюминия при 20° С, МСм/м...........38

Удельное сопротивление отожженной при 350±20° С проволоки из алюминия А5Ё При 20° С, мкОм-м, не более ............... 0,0280

Удельное сопротивление отожженной при 350 ±20° С провспоки из алюминия А7Е при 20° С, мкОм-м, не более ...... ......... 0,0277

Температурный коэффициент удельного- сопротивления (О-150° С), °С ~ 0,004

Отношение сопротивления расплавленного алюминия к сопротивлению твердого алюминия (прн температуре плавления) ...........1,64

Работа выхода электронов, эВ . . 4,3

. Холодная обрабопа алюминия сравнительно мало влияет на его проводимость. При обжатиях до 95-98% уменьшение удельной проводимости ие превышает 1-2%.

Минцветметом в 1977 г. разработаны ТУ, распространяющиеся на цилиндрические слитки из алюминия, предназначенные для изготовления прессованных токо-проводящнх жил. Слитки изготовляются из алюминия марки А5Е по ГОСТ 11069-74 и специальных марок проводникового алюминия А75К, А8К и А8КУ. Химический состав алюминия специальных марок приведен в табл. 12-15 В марках .А.75К и А8КУ содержание суммы примесей титан-Ьвана-

Таблнца 12-15

Химический состав специальных марок проводникового алюминия, %

Примеси, не более

А75К А8К -АЗКУ

99,75 99,80 99,80

0,12 0,12 0,12

0,12 0,10 0,10

0,01 0,01 0,01

ffl .

0,02 0,02 0,02

0,008 0,012 0,008

0,02 0,02 0,02

0,25 0,20 0,20

*-Для суммы титан н- ванадий + марганец + + хром.

дий-Нмарганец+хром уменьшено по сравнению с марками А7 и А8 по ГОСТ 11069-74, снижено и содержание цинка. Удельное сопротивление прессованных жил, полученных из алюминия специальных марок, ниже, чем прн применении марки А5Е, и не должно превышать указанных ниже значений;

Марка алюминия р, MiiOM м

А5Е............. 0,0289

А75К.......-...... 0,0283

А8К............. 0,0282

АЗКУ............ 0,0280

Алюминий, обладая большим сродством к кислороду, окисляется на воздухе, покрываясь прочной тонкой оксидной пленкой, защищающей металл от дальнейшего окисления и обеспечивающей его высокую коррозионную стойкость в атмосфере, в том числе и загрязненной. На чистый алюминий не действуют водяной пар, пресная и морская вода. С концентрированной и разбавленной азотной кислотой на холоде алюминий не взаимодействует, но растворяется при нагревании в разведенной серной и азотной кислотах. Алюминий легко растворяется в щелочах, образуя алюминаты с выделением водорода. Алюминий, обладающий по отношению к большинству металлов отрицательным электрохимическим потенциалом, в присутствии влаги склонен к разрушению вследствие элекрохимической коррозии, находясь в контакте с медью, цинком, никелем, . железом и многими другими металлами, с которыми он образует гальванические пары. Для защиты от этого вида коррозии места соединения алюминия с медью и другими металлами надо тщательно защищать от воздействия влаги лаковыми пленками или иными способами.

Оксидная пленка обладает электроизоляционными свойствами и создает большое переходное сопротивление в месте контакта алюминиевых проводов. Поэтому пайка алюминия обычными методами невозможна. Для пайки алюминия применяются специальные пасты-припои и ультразвуковые паяльники, разрушающие оксидную пленку. Для соединения алюминиевых проводов применяется и холодная сварка - пластическое обжатие контакта, при котором пленка окисла растрескивается и выдавливается из зоны контакта, а очищенные поверхности металла прочно соединяются.

Механические свойства алюминия зависят от чистоты металла и степени его деформации при холодной обработке. Алюминий высокой чистоты (0,004% примесей) в отожженном состоянии обладает малой прочностью, но очень пластичен: предел прочности при растяжении - около 50 МПа, относительное удлинение при разрыве примерно 50 %, число Бринелля 17. После холодной деформации предел прочности возрастает до 115 МПа, твердость - до 27, а удлинение снижается до 5%- Алюминий технической чистоты с более высо-