Термоэлектродные сплавы, в основу которых входит медь и никель, относятся к категории материалов используемых в производстве термопар и иных устройств термоэлектрического назначения. Принцип работы термопары основан на появлении термической электродвижущей силы (ТЭДС) на участке контакта двух сплавов разнородного состава. ТЭДС напрямую зависит от температур измерения и материалов состава термопары.
По той причине, что именно термопарой оснащают множество различных устройств для температурных замеров к ее составу выдвинута масса требований. Материалы, из которых была изготовлена термопара, должны обладать высокой ТЭДС для получения максимально точных результатов. Немаловажное значение имеет напряжение на выводах измерительного устройства. Оно должно быть линейным, чтобы не было экстремумов.
Термоэлектродные сплавы должны быть устойчивыми к высоким температурам. В любых условиях и при любой нагрузке измерительное устройство не должно утрачивать устойчивость к коррозии и не должно плавиться.
Воспроизводимые качества материала должны быть на том же уровне, что и до промышленной обработки при изготовлении термопар. Характеристики элемента измеряющего температуру должны быть неизменными на продолжении всего эксплуатационного периода.
Сплав должен обладать достаточной пластичностью для возможности изготовления проволоки и различных форм.
В составе сплавов не должно находиться драгоценных металлов, т. к. цена на них должна быть доступной для потребителя.
Все перечисленные положительные свойства и отсутствие ненужных характеристик наблюдаются у сплавов медно-никелевого состава. Их легируют за счет специальных добавок. Готовые сплавы выпускают в виде термопаровой проволоки, лент или круга.
К сплавам, в основу которых входят медь и никель, относят множество различных модификаций. В промышленности наиболее востребованными являются алюмель и хромель, которые и рассмотрим подробней.
В данном сплаве за основу взять никель. Содержится его в алюмели близко 93,5 %. Остальную часть составляют примеси: кобальт 0,6—1,2 % и другие элементы — алюминий, железо, углерод, марганец, кремний.
Алюмелевую проволоку используют, как элемент термопары типа К. Также ее применяют как термоэлектродный провод для измерительных устройств.
Такие термопары способны бесперебойно функционировать в температурном диапазоне от -200 до 1000 градусов Цельсия. Под заказ возможет выпуск сплавов легированного изготовления с наличием микродобавок. Такой материал способен выдерживать температуры до 1200 градусов Цельсия включительно.
Максимальные значения допустимых температур зависят от диаметра готовой проволоки. Проволока диаметром меньше 1,2 мм способна хорошо выполнять свои функции до верхнего диапазона 800 градусов, что свидетельствует о снижении заявленных значений при стандартном описании материала. Проволока диаметром менее 0,5 мм выдерживает температуры до 600 градусов, до 800 градусов возможна высокотермическая нагрузка только в кратковременном режиме.
Хромель имеет некоторые сходства с алюмелью. Здесь за основу также взять никель, а в качестве примеси подобран кобальт. Содержатся в данном материале и другие элементы — алюминий, кремний, марганец, но в значительно сниженном количестве.
Хромель характеризуется удачным сочетанием степени ТЭДС и стабильностью с повышенными показателями термостойкости: плавление наступает при 1500 градусах, максимальные измеряемые температуры точно такие, как и алюмели. Материал характеризуется повышенной устойчивостью к агрессивным средам, в том числе и к коррозии. При высоких термических нагрузках поверхность изделия покрывается тоненькой стойкой пленкой окиси зеленого цвета, которая защищает металл от возможного разрушения.
ТЭДС высокая, но главным достоинством считается линейность и стабильность в процессе работы при широком температурном диапазоне.
Ленту и проволоку из хромеля применяют в производстве таких типов термопар: Е, К, L. Также данный материал востребован в изготовлении компенсационных проводов.
Копель является медно-никелевым сплавом. За основу взята медь, которой содержится близко 55%. Кобальта и никеля в составе около 42,5 — 44,5%. В качестве вспомогательных материалов используется небольшое количество марганца. Также применены кремний, углерод и железо, но их взято в количестве сотой доли процента каждого.
Верхняя черта измерения допустимая для копеля составляет 600 градусов Цельсия. Благодаря наличию железа, меди и хромеля у данного материала отличная ТЭДС. Данный критерий сказывается на высокой точности при измерениях температуры.
Термопара хромель-копель при 500 градусах вырабатывает напряжение 40,3 мВ. Для примера, такой материал как железо-константан, показывает только 37 мВ, а именно он считается самым близким по характеристикам. Термическая электродвижущая сила большинства других термопар при тех же условиях не превышают 10 мВ.
Материал используется для термопар типов L и M. Тип M востребован для измерения термических данных не выше 100 °C. Такой вариант термопары отлично подходит для работы с невысокими температурами нижние значения, которых могут составлять даже -200 градусов.
Указанный сплав, в основу которого входит медь и никель имеет общие характеристики с копелью. В нем немного больше меди и немного меньше никеля. Константин характеризуется высоким электросопротивлением и слабоватой зависимостью от термического состава, за что и получил свое название.
Высокое удельное сопротивление константана важно при производстве резисторов и элементов нагрева. В сочетании с медью и хромелью этот сплав дает высокие значения термоэлектрической мощности, слегка отставая в этом от копель.
Провод из константана используется для изготовления термопар типов E, T и J. Максимальные значения верхнего диапазона термопар типа T (медь-константан) ограничен 400 градусами Цельсия.
ТЕРМОЭЛЕМЕНТ имеет большое количество различных сплавов: прецизионные, легированные и специальные сплавы. Мы занимаемся поставками медно-никелевых и никелевых сплавов для установки их на промышленные нагреватели. Вы можете сразу заказать нагревательные элементы оснащенные термопарой или приобрести ее для установки на другие необходимые измерительные приборы.
Возврат к списку
