Сплав на основе меди

Изобретение относится к прецизионным сплавам на основе меди для получения микро- и нанопроводов, а также тонких пленок и покрытий с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Сплав содержит, мас.%: марганец 18,0-22,0; никель 18,0-25,0; кремний 2,0-4,0; бор 1,5-4,0; германий 2,0-5,0; галлий 3,0-6,0; медь - остальное. Изобретение позволяет расширить рабочие температуры изделий из предложенных сплавов с отрицательным ТКС (не менее -1,0·10-4К) до значений от -196°C до +350°C. 3 пр.

 

Изобретение относится к прецизионным сплавам на основе меди для получения микро- и нанопроводов, а также тонких пленок и покрытий с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).

Такие провода и покрытия используются в качестве термокомпенсаторов при создании миниатюрных датчиков, электросопротивление которых не зависит от температуры. Для этого берутся два провода - один с положительным, другой с отрицательным коэффициентом той же величины. Суммарный ТКС бифилярной системы при этом равен 0.

Известны литые микропровода в стеклянной изоляции с отрицательным ТКС.

Сплав по авторскому свидетельству №430176 имеет химический состав, %:

Марганец 10-16
Кремний 0,2-1,5
Алюминий 0,005-0,2
Железо 0,02-0,1
Бор 0,2-0,8
Медь Остальное

Это позволяет получить отрицательный ТКС, равный -(1,0-1,5)·10-4K-1.

Сплав по авторскому свидетельству №443087, выбранный в качестве прототипа, имеет состав, вес.%:

Марганец 18-22
Никель 18-25
Кремний 2,0-4,0
Бор 1,5-4,0
Медь Остальное

Микропровода из этого сплава имеют отрицательный ТКС -0,5·10-4 K-1.

Недостатком известных сплавов является ограниченный диапазон рабочих температур в отрицательной области - не ниже минус 60°C, а в области положительных температур - не выше 200°C.

Техническим результатом изобретения является расширение рабочих температур микропроводов с отрицательным ТКС (не менее -1,0·10-4К-1) до значений от -196 до+350°C.

Технический результат изобретения достигается тем, что сплав на основе меди для литья микропроводов и получения покрытий с отрицательным коэффициентом сопротивления, включающий марганец, никель, кремний, бор, дополнительно содержит Ge и Ga при следующем содержании компонентов (масс.%):

Марганец 18-22
Никель 18-25
Кремний 2,0-4,0
Бор 1,5-4,0
Германий 2,0-5,0
Галлий 3,0-6,0
Медь Остальное

Под интервалом рабочих температур понимается тот диапазон температур, при котором зависимость электросопротивления от температуры носит линейный характер и после нагревания до которых не появляется остаточного сопротивления.

Введение Ge в указанных количествах расширяет диапазон рабочих температур в области положительных значений до 370 - 410°С. При менее чем 2,0% Ge существенного расширения не наблюдается; при значениях более чем 5,0% Ge наладить устойчивого процесса литья микропроводов или получения покрытий не удается.

Расширение интервала отрицательных рабочих температур достигается за счет введения в сплав Ga в количестве от 3,0 до 6,0%. При этом микропровода достигают значений рабочих температур ниже -196°С. При содержании Ga в сплаве менее 3,0% требуемого эффекта не наблюдается. При содержании Ga в сплаве более 6,0% происходит существенное охрупчивание микропровода или отслаивание покрытий от подложки.

Количество Ga взято исходя из возможности образования в сплаве интерметаллических соединений типа GaNi3, являющихся наиболее устойчивым при воздействии отрицательных температур. За счет этого достигаются требуемые качественные характеристики.

Количество Ge взято, исходя из возможности образования в сплаве интерметаллических соединений типа GeNi, являющихся наиболее устойчивыми при воздействии положительных температур. За счет этого достигаются требуемые качественные характеристики.

Микропровода из сплава этого состава имеют следующие характеристики:

ТКС - минус (1,0-1,8)·10-4K-1

Диапазон рабочих температур - от -196°C до +370-410°C

Удельное сопротивление - 0,60-0,62 О м м м 2 м

Диаметр микропроводов - 5-10 мкм

Микропровода диаметром 5-14 мкм имеют нанокристаллическую структуру.

Покрытия, полученные, например, методами сверхзвукового холодного газодинамического или микроплазменного напыления, имеют аналогичные характеристики.

Пример 1. Выплавка сплава состава (масс.%):

Марганец 18
Никель 18
Кремний 2,0
Бор 1,5
Германий 2,0
Галлий 3,0
Медь Остальное

Проводится в высокочастотной печи типа ЛП3-37 в алундовых тиглях емкостью 0,5 л. Последовательность введения шихтовых компонентов: (Cu+Ni)→(Si+Mn)→(Ge+Ga)→В. Микропровода из этого сплава со стеклом типа пирекс получены на установке ITMF - 3.

Свойства микропроводов следующие:

ТКС-минус 1,0 10-4К-1

Диапазон рабочих температур - от -196°C до +370°C

Удельное сопротивление - 0,60 О м м м 2 м

Диаметр микропроводов - 5 мкм

Структура сплава нанокристаллическая.

Пример 2. Выплавка сплава состава (масс.%):

Марганец 22
Никель 25
Кремний 4,0
Бор 4,0
Германий 5,0
Галлий 6,0
Медь Остальное

Проводится в высокочастотной печи типа ЛП3-37 в алундовых тиглях емкостью 0,5 л. Последовательность введения шихтовых компонентов: (Cu+Ni)→(Si+Mn)→(Ge+Ga)→В. Микропровода из этого сплава со стеклом типа пирекс получены на установке ITMF-3.

Свойства микропроводов следующие:

ТКС-минус 1,8·10-4К-1

Диапазон рабочих температур - от -196°C до +410°C

Удельное сопротивление - 0,62 О м м м 2 м

Диаметр микропроводов - 10 мкм.

Полученные микропровода диаметром от 10 до 40 мкм имеют нанокристаллическую структуру.

Пример 3. Выплавка сплава состава (масс.%):

Марганец 18
Никель 18
Кремний 2,0
Бор 1,5
Германий 2,0
Галлий 3,0
Медь Остальное

Проводится в высокочастотной печи типа ЛП3-37 в алундовых тиглях емкостью 0,5 л. Последовательность введения шихтовых компонентов: (Cu+Ni)→(Si+Mn)→(Ge+Ga)→В. После получения слитка производилось дробление на щековой дробилке типа РВ-54 до фракции 5-7 мм. После этого полученные гранулы с помощью универсальной дезинтеграторно-активаторной технологии обрабатывались на установке ДЕЗИ-15 до фракции 60±10 мкм, а затем наносились с помощью установки ДИМЕТ-3 на керамическую подложку из 22ХС в виде дискретных металлических «дорожек» толщиной 100-120 мкм и шириной 5±1 мм.

Нанесенные покрытия методом микроплазменного напыления имеют следующие характеристики:

- ТКС в диапазоне рабочих температур от -196°C до +350°C составляет -(1,2-1,4)·10-4К-1;

- удельное сопротивление 0,58±0,02 О м м м 2 м

- твердость 102±4 НВ, что указывает на высокую износостойкость покрытия.

Полученные покрытия имеют ультрадисперсную структуру.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №430176, C22C 9/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР №443087, C22C 9/06, 1974.

3. По пути созидания // Сборник исторических очерков о научном вкладе института в развитие отечественной промышленности, под редакцией академика РАН И.В.Горынина. СПБ.: 2009.

Cплав на основе меди, включающий марганец, никель, кремний, бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит германий и галлий при следующем содержании компонентов, мас.%:

Марганец 18,0-22,0
Никель 18,0-25,0
Кремний 2,0-4,0
Бор 1,5-4,0
Германий 2,0-5,0
Галлий 3,0-6,0
Медь остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сплавам на основе меди, в частности к медным сплавам, легко обрабатываемым точением, резкой или фрезерованием, и может быть использовано для изготовления соединителей, электромеханических или микромеханических деталей.
Изобретение относится к области металлургии и касается составов сплавов на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления монет. Сплав содержит, в мас.%: никель 10,0-15,0; серебро 10,0-15,0; галлий 3,0-5,0; медь 65,0-77,0.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к медно-никелевым сплавам. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам для сварочных проволок и может быть использовано при изготовлении и ремонте изделий, а также для наплавки уплотнительных поверхностей изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием никеля 29-42%, эксплуатирующихся в морской воде.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам Cu-Ni-Si-Co, имеющим превосходную прочность, электропроводность и качество пресс-штамповки. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам спеченных сплавов на основе меди, используемых в машиностроении. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к спеченным сплавам на основе меди для деталей, работающих в условиях трения. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к спеченным антифрикционным материалам на основе меди. .
Изобретение относится к получению металлического продукта из сплава на основе меди, легко обрабатываемого обточкой, резанием или прокаткой. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе марганца, которые могут быть использованы в машиностроении. .
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям для пайки разнородных соединений бериллия с конструкционными сплавами - нержавеющей сталью и монелем, используемых в качестве оправ при изготовлении рентгеновских окон и других контрольно-измерительных приборов.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к припоям на основе меди, которые могут быть применены при изготовлении деталей и агрегатов различного назначения.

Изобретение относится к металлургии, к производству сплавов на основе меди, используемым для изготовления труб, кранов, задвижек, решеток и других изделий производственно-бытового назначения.

Изобретение относится к сплавам на основе меди, предназначенным для художественного литья, и может быть использовано в художественной промышленности для изготовления литых скульптур и мелкой скульптурной пластики.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к уплотнительному спеченному материалу на основе меди, преимущественно, для изготовления седел клапанов в автопоилках для птиц.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к составам сплавов на основе меди, которые могут быть использованы в машиностроении. Сплав на основе меди содержит, мас. %: марганец 10,0-14,0; никель 18,0-20,0; железо 0,5-1,0; кобальт 18,0-20,0; медь - остальное. Технический результат заключается в повышении прочности сплава. 1 табл.

Изобретение относится к прецизионным сплавам на основе меди для получения микро- и нанопроводов, а также тонких пленок и покрытий с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Сплав содержит, мас.: марганец 18,0-22,0; никель 18,0-25,0; кремний 2,0-4,0; бор 1,5-4,0; германий 2,0-5,0; галлий 3,0-6,0; медь - остальное. Изобретение позволяет расширить рабочие температуры изделий из предложенных сплавов с отрицательным ТКС до значений от -196°C до +350°C. 3 пр.

Наверх