Проводниковые материалы Электропроводность полупроводников

Кроме электровакуумной промышленности вольфрам используется также как контактный материал. Применение его в качестве контактного материала обусловлено высокими твердостью и температурой плавления. Благодаря этому, вольфрамовые контакты устойчивы в работе, имеют малый механический износ, хорошо противостоят действию электрической дуги, у них практически отсутствует привариваемость. Вольфрамовые контакты мало подвержены эрозии, т.е. электрическому износу с образованием кратеров и наростов из-за местных перегревов и местного плавления металла.

К недостаткам вольфрама, как контактного материала, следует отнести трудности его обработки, образование на поверхности контактов в атмосферных условиях оксидных пленок, которые увеличивают переходное сопротивление и, в связи с этим, необходимость применять большие контактные давления для получения небольших величин сопротивления контактов.

Большую экономию вольфрама и определенные технологические преимущества может дать замена его в производстве контактов на сплав вольфрам-медь или на гальваническое покрытие, например медных контактов, сплавами вольфрама с никелем или кобальтом. При этом свойства контактирующей поверхности остаются практически такими же как и у вольфрама, а трудности его обработки отпадают.

Применение электролитических сплавов вольфрама с другими металлами имеет большие перспективы не только в отраслях, связанных с электротехникой, но и во многих других. Они могут быть использованы в качестве легирующих добавок при получении жаропрочных, кислотоупорных и других специальных сплавов; имея износостойкость выше, чем хромовые покрытия, они могут вытеснить последние в машиностроении; гальванические сплавы вольфрама с кобальтом уже в настоящее время применяются в качестве магнитотвердого покрытия в некоторых типах запоминающих устройств вычислительной техники; вольфрам-рениевые гальванические покрытия представляют интерес в ракетной и ядерной технике.

Технология нанесения многих перечисленных гальванических покрытий в настоящее время разработана достаточно хорошо и может быть найдена в руководствах по гальванотехнике, а покрытия сплавом вольфрам-никель удачно применяются для защиты медных анодов некоторых мощных электровакуумных приборов от действия электронной бомбардировки.

Для соединения вольфрамовых изделий можно применять пайку медью, хромо-никелевыми или медно-золотыми припоями.

Молибден - металл, по внешнему виду похожий на серебро, по своим электротехническим свойствам близкий к вольфраму, применяется в тех же областях, что и вольфрам, но работает при менее высоких температурах.

Так же как и вольфрам производится молибден методами порошковой металлургии, прессованием под давлением 3000 кг/см2 молибденового порошка, полученного в процессе химической обработки и восстановления природного молибден содержащего сырья. Прессованные штабики подвергаются спеканию в атмосфере водорода при температуре 2300 0С и последующей механической обработке - ковке.

Высокая температура плавления и превосходные механические свойства сделали его одним из основных материалов, применяемых в электровакуумной технике. Чрезвычайно высокая пластичность молибдена позволяет изготавливать из него детали больших геометрических размеров при сравнительно низкой стоимости. Промышленность выпускает молибден в виде листа и труб диаметром до 50 мм и длиной до 90 см. Выпускаются также бесшовные трубки малых диаметров (до 12-13 мм) и длиной до 2,5 метров.

Применение молибдена в электровакуумной промышленности весьма разнообразно: он используется и как технологический материал (керн), на который наматываются вольфрамовые спирали ламп накаливания и который в дальнейшем вытравливается; молибденовая проволока используется при производстве сеток мощных генераторных ламп; нагревательные элементы из молибдена прекрасно работают в электрических печах с защитной атмосферой; молибденовые электроды используются в электрических стекловаренных печах; молибден успешно применяется для изготовления электродов для точечной сварки и защитных кожухов термопар; молибден входит в состав специальных магнитных сплавов (молибденовые пермаллои), обладающих высокой магнитной проницаемостью и прямоугольной петлей гистерезиса. Основные электрофизические свойства молибдена представлены в таблице 5.8.

Применение молибдена в перечисленных областях техники обусловлено не только его замечательными электрическими и механическими свойствами, но и его прекрасными технохимическими свойствами, позволяющими проводить необходимые технологические обработки, зачастую в весьма агрессивных средах. Сводка технохимических свойств молибдена приведена в таблице 5.9.

Таблица 5.8

Некоторые эксплуатационные свойства молибдена

Плотность, г/см 3

10,2

Удельное сопротивление, мкОм .м

0,057

Температурный коэффициент сопротивления, 0С -1

0,0046

Относительное удлинение, %

до 55

Таблица 5.9

Технохимические свойства чистого молибдена

С воздухом или кислородом при 20 0С: практически не взаимодействует.

На воздухе или в кислороде при температуре 400 0С: слабое окисление, начинается при температуре 250 0С.

На воздухе или в атмосфере кислорода при температуре 600 0С: быстрое окисление до MoO3.

В парах воды при температуре 700 0С: быстрое окисление.

С соляной или серной кислотами, холодными, разбавленными или концентрированными: практически не реагирует.

С соляной кислотой разбавленной, горячей: значительное воздействие.

С серной кислотой концентрированной при температуре 200 0С: быстрое воздействие.

С серной кислотой разбавленной при 110 0С: взаимодействия нет.

С азотной кислотой концентрированной при 20 0С: медленная реакция с образованием слоя MoO3.

С азотной кислотой разбавленной при 20 0С: более быстрое взаимодействие, полное растворение (удовлетворительная ванна для травления).

С царской водкой теплой, разбавленной или концентрированной быстрое взаимодействие с образованием H2MO4, с царской водкой холодной разбавленной или концентрированной - взаимодействия нет.

С плавиковой кислотой холодной или теплой, разбавленной или концентрированной: взаимодействия нет.

В горячей смеси плавиковой и азотной кислот (50:50 по объему): быстрое растворение.

С холодными водными растворами гидрооксидов натрия или калия: взаимодействия нет.

С теплыми водными растворами гидрооксидов натрия или калия: слабое взаимодействие.

В  расплавленных гидрооксидах натрия или калия: быстрое растворение.

С расплавленными  окисляющими солями KNO3, KNO2, Na2O2, K2СO3, Na2CO3+KNO3, KClO3 и PbO2: мгновенное взаимодействие.

В N2O и NO при температуре красного каления: окисление до MoO3.

В SO2 при температуре красного каления: окисление до MoO2.

С аммиаком: взаимодействия нет.

С NH4OH: умеренное взаимодействие.

С сероводородом: образуется сульфид молибдена при температуре 1200 0С.

С серой: взаимодействия нет до температуры 440 0С, при более высоких температурах образуются сульфиды.

С фосфором: взаимодействия нет даже при повышенных температурах.

С кремнием: при высоких температурах образуются силициды.

С  ртутью: не амальгамируется; растворяется менее чем 2.10-5% молибдена.

С галогенами: с фтором - взаимодействует при комнатной температуре; с хлором - взаимодействует  при температуре 300 0С; с бромом - взаимодействует при температуре ярко-красного каления; с йодом не взаимодействует даже при температуре 500 0С.

С углеродом или углеводородами: частично образуются карбиды при температуре 1000 0С, полное карбидообразование при температуре 1300-1400 0С.

С водородом: взаимодействия нет вплоть до температуры плавления.

С азотом: взаимодействия  нет до температуры 1500 0С, при температуре выше 1500 0С образуются нитриды.

С  двуокисью углерода: окисление при температуре выше 1500 0С.

С окисью углерода: не взаимодействует до 1400 0С.

В качестве катода в разбавленном растворе серной кислоты: удаляются окислы при плотности тока 0,1 А/см 2.

В качестве анода в растворе нитрита натрия с нормальностью 8 или гидрооксида калия: быстрое взаимодействие.

В качестве анода в растворе, содержащем 1000 мл воды, 305 граммов красной кровяной соли и 44,5 грамма гидрооксида натрия: быстрое травление.

В  качестве анода в растворе, содержащем 1000 мл воды, 250 граммов гидрооксида калия и 0,25 грамма сульфата или хлорида меди: равномерное травление.

В растворе, содержащем 50 частей азотной кислоты, 30 частей серной кислоты и 20 частей воды при температуре 90 0С: быстрое травление.

В растворе, содержащем 95 частей концентрированной серной кислоты, 4,5 части плавиковой кислоты, 0,5 части концентрированной азотной кислоты и 18,8 грамма Cr2O3: травление в течение 10 секунд при температуре 90 0С перед электросваркой или пайкой.


Магнитные цепи