3.7. Сплави для термопар

П ереважна більшість термопар виготовляється з дротинок різ­норідних металічних сплавів. Якщо дві такі дротини зварити з одного кінця і розмістити цей кінець (гарячий спай) в нагріту зону, температуру якої вимірюють (рис. 3.16), а два інші холодні кінці приєднати до чутливого вольтметра (гальванометра), то внаслі­док різниці температур між нагрітим спаєм і холодними кінцями термопари виникає різниця потенціалів. Ця різниця потенціалів фіксується гальванометром. Якщо термопару проградуювати, тобто встановити точну залежність термо-е.р.с. від температури, то можна визначити температуру зони, в якій розміщений гарячий спай. Покази шкали гальваномет­ра переводять в градуси.

Матеріали для термопар повинні

бути жаротривкими і проявляти прямолінійну залежність елект­рорушійної сили від температури. Точність вимірювання темпе­ратури підвищується із зростанням величини термо-е.р.с.

Для вимірювання температур найширше використовують на­ступні сплави: 1) копель (56 % Сu і 44 % Ni); 2) алюмель (95 % Ni, решта - А1 , Si і Мn); 3) хромель (90 % Ni і 10 % Сг ); 4) платиноро-дій (90 % Pt і 10 % Rh) / чисті метали мідь, платина і залізо. З них виготовляють термопари для вимірювання температур: Уплати-нородій-платина до 1600°С; >мідь-константан і мідь-копель до 350°С; > залізо-константан, залізо-копель і хромель-копель до 600 °С; >хромель-алюмель до 1000 °С.

Найбільше значення термо-е.р.с. при даній різниці температур має термопара хромель-копель, а найменше термопара платино-родій-платина (рис. 3.17).

Завдячуючи високій хімічній інертності, найбільш високою то­чністю і стабільністю характеризуються платино-платинородієві термопари.

Рис. 3.17. Залежність термо-е.р. с від різниці температур гарячого і холодного спаїв для тер­мопар: 1 - хромель-копель; 2 - залізо-копель;

З - мідь-копель; 4 - залізо-константан;5- мідь-константан;- хромель-алюмель; 7 - платино-родій -

платина

3.8. Благородні метали

Срібло - блискучий білий метал з кубічною гранецентрованою ґраткою (густина 10,5 г/см³ і_ш = 960 °С), стійкий до окиснення при

нормальній температурі. Має найвищу з усіх відомих речовин електро- і теплопровідність. Срібло - надзвичайно пластичний матеріал, його можна прокатати у фольгу товщиною 10⁵мм. Мо­дуль пружності срібла 7000 - 8200 МПа, модуль зсуву 2830 МПа, твердість за Брінеллем НВ 25, границя міцності 138 - 144 МПа, відносне видовження 48 - 50 %. Висока питома теплоємкість, теп­лопровідність і електропровідність забезпечують мінімальний на­грів контактів порівняно з іншими металами. Срібло також нано­сять на поверхню діелектриків і використовують як електроди при виробництві керамічних і слюдяних конденсаторів.

Порівняно з іншими благородними металами срібло має нижчу хімічну стійкість і чутливе до утворення непровідних плівок суль­фіду Ag₂S за взаємодії з вологим сірководнем. Тому срібні конта­кти не слід розміщати поряд з гумою, ебонітом та іншими сірко­вмісними матеріалами. Широке використання срібла обмежуєть­ся його дефіцитністю та високою вартістю.

Золото - блискучий метал жовтого кольору з кубічною гране­центрованою ґраткою і високою пластичністю (густина 19,3 г/см³ t_nn =1064 °С). Міцність золота за розтягу становить 150 МПа, а відносне видовження - близько 40 %. Його можна прокатати в ли­стки товщиною 8·10⁵ мм, які відсвічують синювато-зеленим ко­льором. Золото хімічно інертне. В електронній техніці використо­вується як контактний матеріал. Його перевага - стійкість до утворення сірчистих і оксидних плівок. Тонкі плівки золота вико­ристовують як напівпрозорі електроди у фоторезисторах та на­півпровідникових елементах. Використовується золото також для нанесення корозійнотривких покрить.

Платина - благородний сірувато-білий блискучий метал з кубі­чною гранецентрованою ґраткою (густина 21,45 г/см³ t_пл = 1770 °С). Чиста платина - надзвичайно пластичний метал, її можна прока­тати у фольгу товщиною 0,0025 мм і витягнути в дротину діаме­тром 0,001 мм. Границя текучості 37 - 70 МПа, границя міцності 150 - 170 МПа, відносне видовження 50 %, відносне звуження 90 %. Вона практично не з'єднується з киснем і дуже стійка до різних хімічних реагентів, розчиняється лише в "царській горілці". Засто­совується в пірометрії (термопари), для виготовлення хімічної

апаратури, в електропромисловості. Зокрема, тонкі дротинки з платини використовуються для рухомих систем в електрометрах та інших чутливих приладах.

Сплави платини з іридієм, які мають високу твердість, зносо­стійкість і окалиностійкість, використовуються для виготовлення контактів. Чиста платина має низьку твердість і для контактів малопридатна.

Паладій - сріблясто-білий метал (густина 11,97 г/см³ t_пл. =1552 °С), який за зовнішнім виглядом нагадує платину. Кристалізується в гранецентрованій кубічній ґратці. У відпаленому стані паладій м'який, пластичний і легко обробляється. Його границя міцності = 200 МПа, відносне видовження ≈ 40 %. Холодна прокатка збіль­шує твердість паладію у 2 - 2,5 раза. Паладій інтенсивно погли­нає водень (до 900 об'ємів на 1 об'єм металу), який виділяється за нагріву до 300 - 500 °С і ним можна наповнювати деякі види газо­розрядних приладів. Високодисперсний паладій широко застосо­вується як каталізатор, а сплави паладію з міддю і сріблом - для виготовлення контактів.