Bimbingan lanjutan tentang bahan-bahan listrik. Di bagian ini, kami selesai membongkar konduktor: Karbon, Nikel, paduan termostabil, solder - timah, konduktor transparan.
Selamat Datang di Cat (TRAFFIC)
Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada semua orang atas komentar yang bermanfaat di bagian sebelumnya, daftar TODO saya bertambah. Jika tren berlanjut, saya akan menerbitkan versi final manual dalam format pdf tidak dalam bagian 11 seperti yang direncanakan, tetapi secara terpisah di bagian 12 bersama dengan daftar perbaikan dan peningkatan. Tinggalkan saran di komentar tempat yang memerlukan penjelasan lebih rinci.Bagian ini dikhususkan untuk "konduktor begitu-begitu" - bahan yang melakukan arus, tetapi melakukannya sangat buruk, dan tahan dengan ini hanya karena beberapa sifat khusus dari bahan yang konduktor lain tidak miliki.
Karbon
C adalah karbon. Bukan logam, tapi juga konduktor. Grafit, debu batubara - konduktor tidak sebagus logam, tetapi sangat murah, tidak mengalami korosi.
Contoh aplikasi
Komponen resistor. Dalam bentuk film, dalam bentuk batang massal di selubung dielektrik.
Aditif dalam polimer untuk memberikan konduktivitas listrik. Untuk melindungi terhadap pembentukan listrik statis, cukup dengan memasukkan grafit yang terdispersi ke dalam polimer, dan plastik yang terbuat dari dielektrik menjadi konduktor yang sangat buruk, cukup untuk mengalirkan muatan statis darinya. Ketika bekerja dengan produk yang terbuat dari plastik seperti itu, mereka tidak akan lengket dan berkilau, yang penting jika terjadi bahaya kebakaran atau bekerja dengan elektronik.
Pernis konduktif berdasarkan suspensi grafit.Atas dasar polimer yang diisi dengan grafit yang terdispersi dengan baik, berbagai pemanas dibuat -
pemanas listrik film
pemanas lantai bawah, kabel pemanas untuk sistem pasokan air, pemanas untuk pakaian, dll. Koefisien ekspansi polimer yang tinggi selama pemanasan menyebabkan umpan balik negatif, yang membuat pemanas seperti itu dapat diatur sendiri dan karenanya aman. Ketika arus dilewatkan melalui polimer seperti itu, itu memanas, mengembang dari pemanasan, kontak antara partikel karbon dalam matriks polimer memburuk, ini meningkatkan resistensi - aliran arus berkurang, dan pemanasan menurun. Akibatnya, suhu polimer tertentu terbentuk, yang dipertahankan secara stabil oleh mekanisme umpan balik ini tanpa perangkat eksternal.
Pemanas dari kompor printer laser. Dasarnya porselen, konduktornya perak. Heater adalah komposisi karbon yang dilapisi untuk melindungi dengan lapisan glasir.Sekring yang dapat direset polimer juga dirancang serupa. Jika arus melalui sekering seperti itu melebihi nominal, polimer dalam komposisi meluas dari pemanasan, dan peningkatan resistensi yang tajam mengganggu arus melalui sekering ke nilai yang kecil. Sekering semacam itu memberikan perlindungan lambat, tetapi tidak perlu mengganti sekring setelah setiap kecelakaan.
Karbon las elektroda - digunakan untuk pengelasan, ketika elektroda hanya diperlukan untuk mempertahankan busur tanpa meleleh. Batubara jauh lebih murah daripada tungsten, tetapi kurang tahan lama dan secara bertahap terbakar di udara.
Elektroda dari lampu busur yang digunakan untuk pembuatan film. KSB Electrodes Brand - Film Coal Syuting White-flame non-copper.Bahan tembaga-grafit. Diperoleh dengan sintering bubuk tembaga dan grafit dalam proporsi berbeda. Tergantung pada komposisinya, bisa dari batu bara hitam sampai merah tua dengan kilau tembaga. Ini digunakan sebagai bahan kontak geser - sikat peralatan listrik. Kuas tersebut memberikan resistensi rotasi rendah - mereka meluncur dengan baik di atas kontak kolektor. Selain itu, kekerasannya secara nyata lebih rendah daripada kekerasan logam kolektor, sehingga sikat murah daripada rotor yang mahal terabrasi dan diganti selama operasi.
Sikat yang aus dari motor mesin cuci. Kontak sikat yang buruk dengan pengumpul adalah penyebab meningkatnya percikan.Sumber
Jika Anda tiba-tiba membutuhkan elektroda karbon yang mendesak, misalnya, mengelas termokopel, cara yang paling terjangkau adalah melepas elektroda pusat dari baterai garam (penandaan yang dimulai dengan R dan bukan LR, alkali ("basa") tidak akan bekerja). Batang karbon dari baterai mengandung jejak elektrolit, jadi sebelum digunakan, tidak akan salah untuk membilas dan merebusnya dalam air untuk menghilangkan residu elektrolit.
Nichromes
Untuk pembuatan pemanas, resistensi daya, paduan dengan persyaratan berikut diperlukan:
- Tahanan yang relatif tinggi - jika tidak, pemanas harus dibuat panjang dan tipis, yang akan berdampak negatif terhadap daya tahan.
- Ketahanan terhadap oksidasi di udara. Jika udara memasuki bohlam, spiral akan terbakar dengan sangat cepat. Pada suhu tinggi, laju reaksi kimia meningkat, dan oksigen atmosfer mulai mengoksidasi bahkan logam yang stabil pada suhu kamar.
- Memiliki karakteristik mekanik yang dapat diterima. Daktilitas yang rendah dan peningkatan kerapuhan akan berdampak buruk terhadap keandalan produk.
Pemanas biasanya terbuat dari campuran logam berikut:
Temperatur operasi nikrom (nikel 55-78%, krom 15-23%) hingga 1100 ° C meskipun nikrom adalah seluruh kelas paduan dengan sedikit perbedaan dalam komposisi.
Fechral , nama ini berasal dari komposisi FeCrAl (12-27% Cr, Al 3.5-5,5%, 1% Si, 0,7% Mn, sisanya Fe) suhu operasi hingga 1350 ° C (Kadang-kadang disebut cantal-kanthal, ini bukan kelas paduan, tetapi merek dagang yang telah menjadi nama rumah tangga, seperti "termos").
Penambahan kromium memberikan pembentukan film pelindung pada permukaan paduan, sehingga pemanas nikrom dapat bekerja untuk waktu yang lama di udara dengan suhu permukaan yang tinggi.
Fechral menjadi rapuh setelah dipanaskan. Setelah pemanasan, nichrome masih bisa ditekuk. Pada saat yang sama, fechral lebih murah daripada nichrome, dalam ritel, itu tidak begitu terlihat, tetapi terlihat dalam jumlah besar.
Nichrome spiral dengan sumbu bagian dalam - alat penguap rokok elektronik. Styrofoam dipotong dengan tali nikrom yang dipanaskan oleh arus listrik. Mereka juga membuat heat sink isolasi dari nichrome - sejauh ini merupakan cara yang paling dapat diandalkan untuk menghilangkan isolasi dari kawat dan tidak merusak inti konduktif.
Anehnya, cukup sulit untuk membeli nichrome dalam bentuk kawat dalam jumlah kecil, penjual lokal bahkan tidak mau mendengar tentang jumlah kurang dari satu kilogram. Jadi, jika Anda perlu membuat elemen pemanas, lebih mudah untuk memundurkan nichrome dengan pemanas kipas yang rusak.
Ujung elemen pemanas biasanya dilas ke konduktor atau dijepit secara mekanis - dengan sekrup atau crimping.
Paduan untuk pembuatan resistensi termostabil
Semua bahan memiliki TCS - koefisien resistensi suhu, ukuran berapa banyak perubahan resistensi dengan suhu. Ini bisa positif - seperti dengan logam, dengan meningkatnya suhu resistensi tumbuh, bisa negatif, seperti dengan semikonduktor, dengan penurunan suhu resistensi menurun. Dalam pembuatan alat ukur presisi, perlu untuk memiliki resistensi dengan penyimpangan nominal minimum tergantung pada suhu. Untuk melakukan ini, ciptakan paduan dengan TCS minimum:
Constantan (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn)
Manganin (85% Cu, 11,5-13,5% Mn, 2,5-3,5% Ni)
Tabel menunjukkan koefisien suhu (dilambangkan sebagai α) untuk berbagai
logam:
| Material | Koefisien suhu α |
|---|
| Silikon | -0,075 |
| Germanium | -0,048 |
| Manganin | 0,00002 |
| Constantan | 0,00005 |
| Nichrome | 0,0004 |
| Merkuri | 0,0009 |
| Baja 0,5% C | 0,003 |
| Seng | 0,0037 |
| Titanium | 0,0038 |
| Perak | 0,0038 |
| Tembaga | 0,00386 |
| Timbal | 0,0039 |
| Platinum | 0,003927 |
| Emas | 0,004 |
| Aluminium | 0,00429 |
| Timah | 0,0045 |
| Tungsten | 0,0045 |
| Nikel | 0,006 |
| Besi | 0,00651 |
Untuk menyederhanakan, koefisien α mengatakan berapa kali resistansi konduktor akan berubah ketika suhu berubah satu derajat Celcius.
Tentara
Solder adalah proses menggabungkan dua bagian menggunakan solder, bahan dengan titik leleh yang lebih rendah daripada bagian yang disatukan. Misalnya, sambungan dua konduktor tembaga menggunakan timah. Ini adalah penggunaan solder yang merupakan perbedaan utama dari pengelasan, ketika bagian-bagian dihubungkan oleh lelehan dari diri mereka sendiri, misalnya, kait baja dilas ke pintu baja menggunakan elektroda las lebur baja.
Tentara sering diklasifikasikan ke dalam dua kelompok - tahan api (titik leleh 400 ° C atau lebih) dan melebur. Atau, terkadang, keras dan lunak. Mempertimbangkan bahwa soft soldier biasanya melebur, sering kali hard solder identik dengan refraktori, dan soft solder fusible.
Dalam teknologi elektronik, solder digunakan untuk membuat kontak listrik yang andal. Solder utama dalam teknologi elektronik lunak, berbasis pada timah dan paduan timah-timah. Semua pedagang eksotis lainnya tidak akan dipertimbangkan.
Timah
Sn - Timah. Komponen utama soft solder. Timah adalah logam yang relatif rendah leleh, yang memungkinkannya digunakan untuk menghubungkan konduktor. Dalam bentuknya yang murni tidak digunakan (lihat fakta). Karena tingginya biaya timah (dan juga alasan lainnya, lihat di bawah), timah ini diencerkan dengan timah dalam solder. Solder dari 61% timah dan timah 39% membentuk
eutektik , dengan campuran seperti itu, POS-61 (Timah-Timah Solder - 61% timah) menyolder komponen radio pada papan, kabel. Dalam node yang kurang kritis (sasis, unit pendingin, layar, dll.), Timah dalam solder terdilusi lebih kuat, hingga 30% timah, 70% timah.
Perangkat elektronik telah lama disolder dengan timah timah. Kemudian para pencinta lingkungan berlari dan mengatakan bahwa timbal adalah logam berat, beracun, dan tidak akan ada masalah jika semua iPhone, komputer, dan gadget lainnya tidak ada di tempat pembuangan sampah, dari mana timbal masuk ke lingkungan. Oleh karena itu, mereka
menghasilkan serangkaian solder bebas timah, ketika timah diencerkan dengan bismut, atau digunakan dalam bentuk murni, distabilkan oleh zat aditif, misalnya, perak. Tetapi para pedagang ini lebih mahal, karakteristiknya lebih buruk, lebih tahan api. Oleh karena itu, para penjual timah-timah akan tetap berada dalam produk-produk penting untuk aplikasi militer, luar angkasa, dan medis untuk waktu yang lama.
Selain itu, solder bebas timah cenderung membentuk "kumis". Kumis timah - kristal tipis panjang yang tumbuh dari solder timah - adalah penyebab kegagalan peralatan dan kegagalan fungsi. Sayangnya, zat aditif untuk solder tidak memungkinkan 100% untuk menghentikan pertumbuhan "kumis", oleh karena itu, timah timah, seperti yang telah diuji waktu, digunakan dalam sistem kritis - ruang, obat-obatan, militer, aplikasi atom.
Lebih lanjut tentang kumis.
Fakta Timah
- Timah murni rentan terhadap "wabah timah," ketika pada suhu di bawah 13,2 ° C timah mengubah kisi kristal, berubah dari logam mengkilap menjadi bubuk abu-abu (seperti saat dipanaskan, berlian berubah menjadi grafit). Menurut cerita, wabah timah adalah salah satu alasan kekalahan pasukan Napoleon di kota-kota Rusia yang keras (bayangkan bagaimana dalam dinginnya kancing, sendok, garpu, mug berubah menjadi bubuk abu-abu). Dan fakta bahwa wabah timah menjadi salah satu alasan yang merusak ekspedisi kaleng Scott - tank, tangki bahan bakar disolder dengan timah dan hancur berantakan dalam cuaca dingin. Suplemen bismut kecil hampir menghilangkan wabah timah.
- Timah menghantarkan arus listrik 7 kali lebih buruk dari tembaga.
- Timah digunakan sebagai lapisan pelindung untuk kaleng - pelat timah yang kontak dengan makanan tidak membuatnya berbahaya. (tetapi karena timah berada di sebelah kanan besi pada barisan tegangan logam, timah tidak melindungi besi dari korosi secara galvanis, seperti seng, yang ada di sebelah kiri besi pada seri ketegangan logam. Cara kerja perlindungan galvanik dapat ditemukan di sini ).
- Sebelum distribusi aluminium yang luas, foil dibuat dari timah, disebut "staniol" (dari stannum - nama Latin untuk timah).
- Jangan mencoba memperbaiki perhiasan dengan timah lunak dan timah hitam. Kekuatan sambungan tidak akan dapat diterima, dan keberadaan solder yang melebur di permukaan akan menyulitkan penyolderan normal dengan penyolder keras.
Penjual fusible
Berdasarkan paduan timah, solder fusible telah dikembangkan. Dan bahkan solder sangat melebur yang meleleh dalam air panas.
Daftar paduan yang baik ada di Wikipedia.
Gulungan dan batang solder timah. Kawat solder mengandung saluran pusat dengan fluks yang memfasilitasi proses penyolderan.Solder dasar untuk peralatan radio
- POS-61 - 61% timah, sisanya timah. Titik lebur (liquidus) 183 ° C Ada banyak kesamaan dalam komposisi dan properti dari solder yang diimpor di mana proporsi komponen berbeda dengan beberapa persen, misalnya, Sn60Pb40 atau Sn63Pb37.
- POS-40 - 40% timah. Sisanya adalah timah. Titik lebur (liquidus) 238 ° C Kurang tahan lama, lebih tahan api, non-eutektik (tidak langsung meleleh, ada kisaran suhu di mana solder lebih mirip bubur). Tetapi karena faktanya hampir dua kali lebih murah (timah mahal), digunakan untuk koneksi yang tidak bertanggung jawab - menyolder layar, ban. Para prajurit POS-33 (titik lebur 247), POS-25 (titik lebur 260), POS-15 (titik lebur 280) adalah serupa.
- Penjual bebas timah. Untuk menyolder pipa air tembaga dengan burner, solder lunak dengan tembaga 3% (Sn97Cu3) paling sering digunakan. Tidak mengandung timbal, oleh karena itu sangat cocok untuk air minum. Untuk alasan lingkungan, elektronik modern di pabrik disolder terutama dengan solder bebas timah. Artikel bagus
Daftar ini adalah solder yang benar-benar melebur:
- Rose Alloy: 25% Sn, 25% Pb, 50% Bi. Titik lebur +94 ° C
- Paduan Kayu: 12,5% Sn, 25% Pb, 50% Bi, 12,5% Cd Titik lebur +68,5 ° C
Mereka digunakan untuk pengemasan papan sirkuit cetak oleh para amatir, karena mereka melebur dalam air panas, dan adalah mungkin untuk dengan cepat menutupi foil tembaga dari papan sirkuit cetak dengan spatula karet di bawah lapisan air mendidih. Dalam teknologi, mereka digunakan untuk menyolder bagian-bagian yang tidak tahan pemanasan pada suhu normal dari solder, atau dalam kasus-kasus di mana untuk beberapa alasan diperlukan logam dengan leleh yang sangat rendah (misalnya, untuk sensor suhu).
Jika Anda menyolder kontak pegas dengan solder fusible, Anda mendapatkan sekering termal yang sederhana dan andal, ketika suhu terlampaui, solder meleleh dan kontak memecah sirkuit. Benar, sekeringnya akan menjadi pakai. Di banyak televisi Soviet, unit pemindaian horizontal memiliki perlindungan dari pegas spiral baja biasa yang disolder ke solder yang melebur. Ketika terlalu panas, termasuk dari arus besar melalui mata air, itu disolder dan dirobek. Sekering jenis ini sangat baik sebagai pelindung api.
Konduktor lainnya
Paduan termokopel
Untuk pembuatan termokopel, paduan digunakan yang tahan terhadap suhu tinggi, tetapi pada saat yang sama memiliki termoEMF yang tinggi. Informasi lebih lanjut tentang
termokopel dapat ditemukan dalam literatur yang relevan.
Paduan:
- Chromel (90% Ni, 10% Cr)
- Kopel (43% Ni, 2-3% Fe, 53% Cu)
- Alumel (93-96% Ni, 1,8-2,5% Al, 1,8-2,2% Mn, 0,8-1,2% Si)
- Platinum (100% Pt)
- Rhodium platinum (10-30% Rh)
- Tembaga (100% Cu)
- Constantan (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn)
Dengan menghubungkan dua konduktor dari dua logam yang berbeda, termokopel diperoleh, misalnya, termokopel tipe-K (TXA - Chromel-Alumel Thermocouple). Pasangan yang paling umum adalah chromel-alumel, chromel-copel, tembaga-constantan (untuk suhu rendah), platinum-platinum-rhodium (untuk pengukuran yang akurat dan untuk suhu tinggi).
India Tin Oxide
Oksida India - Timah (Indium tin oxide atau ITO) adalah semikonduktor, tetapi memiliki daya tahan rendah, dan yang paling penting, film indium tin oxide transparan.
Properti ini digunakan dalam pembuatan layar LCD, grid elektroda pada permukaan kaca disimpan tepat dari oksida timah indium. Panel sentuh resistif juga memiliki lapisan konduktif yang transparan.
Film ITO hampir tidak terlihat dalam pantulan, sehingga setidaknya entah bagaimana itu terlihat, saya harus membongkar layar LCD:
Kaca dari indikator LCD jam elektronik. Indikator terhubung ke sirkuit elektronik melalui permen karet konduktif, sisir kontak terlihat di bagian bawah kaca.
Film konduktif tidak terlihat dalam cahaya
Yang mengejutkan, resistansi filmnya cukup rendah.Tentang ini, kami telah menyelesaikan konduktor. Pada bagian selanjutnya, kami memulai review dielektrik.
Tautan ke bagian manual:
1 : Konduktor: Perak, Tembaga, Aluminium.
2 : Konduktor: Besi, Emas, Nikel, Tungsten, Merkuri.
3 : Konduktor: Karbon, nikrom, paduan termostabil, solder, konduktor transparan.
4 : Dielektrik anorganik: Porselen, gelas, mika, keramik, asbes, gas, dan air.
5 : Dielektrik semi-sintetik organik: Kertas, alkali, parafin, minyak dan kayu.
6 : Sintesis dielektrik berdasarkan resin fenol-formaldehida: karbolit (bakelite), getinax, textolite.
7 : Dielektrik: Fiberglass (FR-4), kain pernis, karet dan karet keras.
8 : Plastik: polietilen, polipropilen dan polistirena.
9 : Plastik: polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate dan silikon.
10 : Plastik: poliamida, polimida, polimetil metakrilat dan polikarbonat. Sejarah penggunaan plastik.
11 : Kaset dan tabung isolasi.
12 : Final