Алюминий и его сплавы

Алюминий относится к так называемым легким ме­таллам (плотность литого алюминия около 2600, прокатанного -2700 кг/м3).

Алюминий обладает следующими особенностями:

удельное электрическое сопротивление алюминия (при содер­жании примесей не более 0, 05%) в 1, 63 раза больше, чем у меди, поэтому замена меди алюминием не всегда возможна, особенно в радиоэлектронике;

алюминий приблизительно в 3, 5 раза легче меди;

из-за высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плав­ления алюминия нагревание алюминиевого провода до расплавле­ния требует больших затрат энергии, чем нагревание и расплавле­ние такого же количества меди;

даже при одинаковой стоимости алюминия и меди в слитках сто­имость алюминиевой проволоки почти вдвое ниже, однако исполь­зование алюминия для изолированных проводов в большинстве случаев менее выгодно из-за затрат на изоляцию;

алюминий на воздухе активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением, ко­торая предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но созда­ет большое переходное сопротивление в местах контакта алюми­ниевых проводов;

алюминий менее дефицитен, чем медь;

существенным недостатком алюминия как проводникового ма­териала является низкая механическая прочность, для ее повыше­ния алюминий подвергается механической обработке;

прокатка, протяжка и отжиг алюминия аналогичны соответству­ющим операциям для меди;

примеси значительно снижают проводимость алюминия.

Марки

Алюминий высокой степени чистоты (примесей не более 0, 001...0, 01%) марок А999 и А995 используют для изготовления анодной и катодной фольги электролитических конденсаторов и в микроэлектронике для получения тонких пленок.

Менее чистый алюминий марок А97 и А95 (примесей не более 0, 03%) используют для корпусов электролитических конденсаторов, статорных и роторных пластин воздушных конденсаторов. Из алю­миниевой фольги и ленты изготавливают экраны радиочастотных коаксиальных кабелей.

Промышленность выпускает алюминиевую проволоку следую­щих марок: АТП - твердая повышенной прочности, AT - твердая, АПТ - полутвердая, AM - мягкая.

Основные свойства алюминиевой проволоки приведены ниже.

Марка алюминия................................................ AT AM

Плотность D, кг/м3...................................... 2600...2700 2600...2700

Удельное электрическое сопротивление р, мкОм-м, не более..........0, 0295 0, 0290

Предел прочности при растяжении ар, МПа, не менее.....................160...170 80

Относительное удлинение при разрыве МП, %...................................1, 5...2, 0 10...18

По мере снижения твердости проволоки в 1, 9...2, 7 раза уменьшает­ся предел ее прочности при растяжении. Максимальное знамение пре­дела прочности алюминиевого провода более чем в 2 раза ниже, чем соответствующие значения медного. Из-за низкой механической проч­ности правильная эксплуатация алюминиевых поводов сопряжена с выполнением следующих условий: их нельзя протаскивать по твердому грунту, скручивать с медной проволокой, загрязнять поверхность.

Пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и делает невозможной пайку алюминия обычными методами. Для пайки алюминия применяются специаль­ные пасты-припои или используются ультразвуковые паяльники. В местах контакта алюминия и меди возможна гальваническая коррозия. Если область контакта подвергается действию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значе­нием э.д.с., причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди и алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми должны тща­тельно защищаться от увлажнения (покрытием лаками и тому подоб­ными способами).