Алюминий и его сплавы. Алюминий относится к так называемым легким ме­таллам (плотность литого алюминия около 2600, прокатанного -2700 кг/м3).

Алюминий относится к так называемым легким ме­таллам (плотность литого алюминия около 2600, прокатанного -2700 кг/м3).

Алюминий обладает следующими особенностями:

удельное электрическое сопротивление алюминия (при содер­жании примесей не более 0,05%) в 1,63 раза больше, чем у меди, поэтому замена меди алюминием не всегда возможна, особенно в радиоэлектронике;

алюминий приблизительно в 3,5 раза легче меди;

из-за высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плав­ления алюминия нагревание алюминиевого провода до расплавле­ния требует больших затрат энергии, чем нагревание и расплавле­ние такого же количества меди;

даже при одинаковой стоимости алюминия и меди в слитках сто­имость алюминиевой проволоки почти вдвое ниже, однако исполь­зование алюминия для изолированных проводов в большинстве случаев менее выгодно из-за затрат на изоляцию;

алюминий на воздухе активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением, ко­торая предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но созда­ет большое переходное сопротивление в местах контакта алюми­ниевых проводов;

алюминий менее дефицитен, чем медь;

существенным недостатком алюминия как проводникового ма­териала является низкая механическая прочность, для ее повыше­ния алюминий подвергается механической обработке;

прокатка, протяжка и отжиг алюминия аналогичны соответству­ющим операциям для меди;

примеси значительно снижают проводимость алюминия.

Марки

Алюминий высокой степени чистоты (примесей не более 0,001...0,01%) марок А999 и А995 используют для изготовления анодной и катодной фольги электролитических конденсаторов и в микроэлектронике для получения тонких пленок.

Менее чистый алюминий марок А97 и А95 (примесей не более 0,03%) используют для корпусов электролитических конденсаторов, статорных и роторных пластин воздушных конденсаторов. Из алю­миниевой фольги и ленты изготавливают экраны радиочастотных коаксиальных кабелей.

Промышленность выпускает алюминиевую проволоку следую­щих марок: АТП - твердая повышенной прочности, AT - твердая, АПТ - полутвердая, AM - мягкая.

Основные свойства алюминиевой проволоки приведены ниже.

Марка алюминия ................................................ AT AM

Плотность D, кг/м3...................................... 2600...2700 2600...2700

Удельное электрическое сопротивление р, мкОм-м, не более ..........0,0295 0,0290

Предел прочности при растяжении ар, МПа, не менее.....................160...170 80

Относительное удлинение при разрыве МП, %...................................1,5...2,0 10...18

По мере снижения твердости проволоки в 1,9.. .2,7 раза уменьшает­ся предел ее прочности при растяжении. Максимальное знамение пре­дела прочности алюминиевого провода более чем в 2 раза ниже, чем соответствующие значения медного. Из-за низкой механической проч­ности правильная эксплуатация алюминиевых поводов сопряжена с выполнением следующих условий: их нельзя протаскивать по твердому грунту, скручивать с медной проволокой, загрязнять поверхность.

Пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и делает невозможной пайку алюминия обычными методами. Для пайки алюминия применяются специаль­ные пасты-припои или используются ультразвуковые паяльники. В местах контакта алюминия и меди возможна гальваническая коррозия. Если область контакта подвергается действию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значе­нием э.д.с., причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди и алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми должны тща­тельно защищаться от увлажнения (покрытием лаками и тому подоб­ными способами).

Алюминиевые сплавы

Сплав алъдрей (0,3...0,5% меди Сu, 0,4...0,7% кремния Si, 0,2...0,3% железа Fe, остальное алюминий А1) обладает следующими свойствами:

повышенной механической прочностью (в 2 раза прочнее алюминия, приближаясь к твердотянутой меди = 350 MПa);

сплав сохраняет легкость чистого алюминия и близок к нему по удельному электрическому сопротивлению ( = 0,0317 мкОм×м);

более высоким пределом вибрационной прочности по сравне­нию с чистым алюминием.

Применяется для изготовления проводов малонагруженных ли­ний электропередачи.

Магналий (сплав алюминия с магнием) отличается низкой плот­ностью. Применяется для изготовления стрелок различных элект­рорадиотехнических приборов.

Силумин относится к группе литейных сплавов с повышенным содержанием кремния, меди и марганца. Он обладает хорошей жидкотекучестью, малой усадкой, большой плотностью и повышенной прочностью по сравнению с алюминием и широко применяется для корпусов воздушных конденсаторов.

Дюраль принадлежит к деформируемым сплавам алюминия с медью, магнием и марганцем. Медь и магний улучшают механи­ческие свойства сплава, а марганец увеличивает твердость и корро­зионную стойкость, которая является недостаточной по сравнению с другими коррозионными сплавами. Для защиты от коррозии его покрывают лаками, красками или слоем алюминия.

Сталеалюминиевый провод, широко применяемый в линиях электропередачи, представляет собой сердечник, свитый из стальных жил и обвитый снаружи алюминиевой проволокой. В проводах такого типа механическая прочность определяется глав­ным образом стальным сердечником, а электрическая проводи­мость — алюминием. Увеличенный наружный диаметр сталеалюминиевого провода по сравнению с медным на линиях передачи высокого напряжения является преимуществом, так как уменьшает опасность возникновения короны вследствие снижения напряженно­сти электрического поля на поверхно­сти провода.