31.Классификация проводниковых материалов по функциональному значению.

Медь (Сu).Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:малое удельное сопротивление ( = 0,0172 мкОм·м), Из всех металлов только серебро имеет несколько меньшее  = 0,016 мкОм·м, достаточно высокая механическая прочность, удовлетворительная в большинстве случаев стойкость к коррозии (даже в условиях высокой влажности медь окисляется на воздухе значительно медленнее, чем, например, железо; интенсивное окисление меди происходит только при повышенных температурах), хорошая обрабатываемость – медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра, относительная легкость пайки и сварки.Получение меди.Медь получают путем переработки сульфидных руд, чаще других встречающихся в природе. После ряда плавок руды и отжигов медь, предназначаемую для электротехнических целей, обязательно подвергают электролитической очистке. Полученные после электролиза катодные пластины меди переплавляют в болванки массой 80-90 кг, которые прокатывают и протягивают в изделия требуемого поперечного сечения. Марки меди. В качестве проводникового материала используют медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99,9% Си, а в общем количестве примесей (0,1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Наличие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0,05% примесей, в том числе не свыше 0,02% кислорода.При холодной протяжке получают твердую (твердотянутую) медь (МТ), которая благодаря наклепу имеет высокий предел прочности при растяжении, если удлинение мало, а также твердость и упругость; при изгибе проволока из твердой меди несколько пружинит. Если медь подвергнуть отжигу, т.е. нагреву до нескольких сотен градусов с последующим отжигом, то получится мягкая (отожженная) медь ММ, которая сравнительно пластична, имеет пониженную твердость и небольшую прочность, но весьма большее удлинение при разрыве и более высокую удельную проводимость. Электропроводность меди весьма чувствительна к наличию примесей. Твердую медь употребляют там, где надо обеспечить высокую механическую прочность, твердость и сопротивляемость к истиранию: для контактных проводов, для шин распределительных устройств и т. п. Мягкую медь в виде проволок круглого и прямоугольного сечения применяют главным образом в виде токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов, где важна гибкость и пластичность, а прочность не имеет существенного значения. Недостатком меди является ее подверженность атмосферной коррозии с образованием окисных и сульфатных пленок. Скорость окисления быстро возрастает при нагревании, однако прочность сцепления окисной пленки с металлом невелика.Водородная болезнь меди. Водородной болезнью меди называют нарушение структуры, которое наблюдается в электротехнической меди. Так как удельное электрическое сопротивление меди при механической обработке возрастает свыше допустимой границы, ее нужно после такой обработки отжигать, чтобы вернуть ей первоначальные свойства. Чтобы ограничить окисление, медь отжигают в защитной атмосфере. Если эта атмосфера содержит водород или углеводороды, водород при высоких температурах проникает путем диффузии в медь и в ней реагирует с кислородом, который содержится в окиси меди, в результате чего образуется вода. Молекулы воды не могут диффундировать в меди. Водяной пар создает высокое давление, которое вызывает возникновение Пор и трещин в меди. Медь, пораженная водородной болезнью, становится хрупкой и легко ломается;Алюминий (Al).Вторым по значению (после меди) проводниковым материалом является алюминий — металл серебристо - белого цвета, важнейший из так называемых легких металлов. Удельное сопротивление Al в 1,6 раза больше удельного сопротивления меди, но Al в 3,5 раза легче меди. Благодаря малой плотности обеспечивается большая проводимость на единицу массы, т.е. при одинаковом сопротивлении и одинаковой длине алюминиевые провода в два раза легче медных, несмотря на большее поперечное сечение. К тому же по сравнению с медью алюминий намного больше распространен в природе и характеризуется меньшей стоимостью. Отмеченные обстоятельства обусловливают широкое применение алюминия в электротехнике. Недостатком алюминия является его низкая механическая прочность. Отожженный алюминий в 3 раза менее прочен на разрыв, чем отожженная медь.Al получают электролизом из глинозема Al2О3 в расплаве криолита Na3AlF6 при температуре 950 °С.Для электротехнических целей используют алюминий марки А1, содержащий не более 0,5 % примесей. Еще более чистый А1 марки АВ001 (не более 0,03 % примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты АВ0000 содержит не более 0,004 % примесей.Из Al может прокатываться тонкая (до 6–7 мкм) фольга, применяемая в качестве обкладок в бумажных и пленочных конденсаторах.Al на воздухе активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и сильно затрудняет пайку алюминия обычными способами. Для пайки алюминия применяют специальные пасты - припои или используют ультразвуковые паяльники.Пленки Al широко используются в интегральных микросхемах в качестве контактов и межсоединений. Последние обеспечивают связь между отдельными элементами схемы и внешние присоединения. Нанесение пленок на кремниевые пластины обычно производят методом испарения и конденсации в вакууме. Требуемый рисунок межсоединения создается с помощью фотолитографии. Преимущества А1 как контактного материала состоит в том, что этот материал легко напыляется, обладает хорошей адгезией к кремнию и пленочной изоляции из SiO2. Недостатком Al является значительная подверженность электромиграции, что приводит к увеличению сопротивления или даже разрыву межсоединения.Сплавы.Бронзы: представляют собой сплавы меди с оловом (оловянные бронзы), алюминием (алюминиевые), бериллием (бериллиевые) и с другими легирующими элементами. Проводимость бронзы составляет примерно 15-30 % от проводимости чистой меди (в зависимости от состава примесей). Бронзы хорошо обрабатываются резанием, давлением и паяются. Из бронз изготавливают полуфабрикаты ленты, полосы, проволоку, листы и трубки, из которых производят пружинящие контакты, токопроводящие пружины, контактные части для штепсельных разъемов и других конструкционных деталей в радиоаппаратах. Введение в медь кадмия при сравнительно малом снижении удельной проводимости  дает существенное повышение механической прочности и твердости. Кадмиевую бронзу применяют для контактных проводов и коллекторных пластин особо ответственного назначения. Латунь – сплавы меди с цинком. Они обладают достаточно высокой пластичностью. Из латуни изготавливают различные зажимы, контакты и крепежные детали для радиоаппаратуры. Марки латуней обозначаются буквой Л, за которой следуют буквы и цифры, указывающие содержание меди и других компонентов. Серебро. Серебро относится к группе благородных металлов – это белый, блестящий металл, стойкий к окислению при нормальной температуре. От других металлов отличается наименьшим удельным сопротивлением. Серебро применяется в широкой номенклатуре контактов в аппаратуре разных мощностей. Высокие значения удельных теплоемкости, теплопроводности и электрической проводимости серебра обеспечивают по сравнению с другими металлами наименьший нагрев контактов и быстрый отвод теплоты от контактных точек,Серебро применяют также для непосредственно нанесения на диэлектрики, в качестве обкладок в производстве керамических и слюдяных конденсаторов. Из серебра выполняют защитные слои на медных жилах радиомонтажных проводов, используемых при температурах до 250 С .Золото.Золото – блестящий металл желтого цвета, обладающий высокой пластичностью, не окисляется на воздухе даже при высоких температурах.Au = 0,024 мкОм·м. Из золота получают фольгу до 0,005 мм и проволоку до 0,01 мм. Применяется как контактный материал, материал для коррозийно устойчивых покрытий, для электродов фотоэлементов, в качестве межсоединений и контактных площадок в пленочных микросхемах.