По свойствам близок к танталу. Высокопластичен. Выпускается в виде прутков, листов, проволоки. Обладает высокой газопоглащающей способностью при Т = 400 ¸ 900 °С. Используется в электровакуумных приборах в качестве нераспыляемого геттера.
Минимальная работа выхода среди тугоплавких металлов обуславливает применение ниобия в качестве катода в мощных генераторных лампах.
Температура перехода в сверхпроводящее состояние ТСП = 9,2 К. Из-за малого значения hкритич чистый ниобий не применяется в качестве сверхпроводящего материала, но можно применять сплавы, содержащие ниобий.
Обладает высокой стойкостью к окислению и используется в качестве защитных покрытий. Обладает хорошей адгезией к стеклам, ситаллам, керамике, совместим с любым проводящим материалом.
Используется в сплавах для нагревательных приборов, термопар, для защиты материалов от коррозии, при изготовлении жаропрочных сталей и магнитных материалов.
Температура плавления близка к температуре плавления вольфрама.
Применяется в производстве электровакуумных приборов вместо вольфрама, обеспечивая более длительный срок службы в условиях динамических нагрузок. Применяется в радиоэлектронике для защиты от коррозии и износа деталей из меди, серебра, вольфрама, молибдена.
В электровакуумной технике применяются сплавы:
- вольфрам – молибден;
- молибден – рений;
- вольфрам – тантал;
- вольфрам – рений.
Меняя содержание компонентов можно получать необходимые механические свойства (пластичность, прочность) при требуемых электрических и термических свойствах. Большинство сплавов обладает повышенной температурой рекристаллизации по сравнению с чистыми материалами.
К этой группе относятся никель, кобальт . Иногда сюда относят также и железо.
Данные материалы ферромагнитны. Никель и кобальт обладают повышенным температурным коэффициентом удельного сопротивления αr, в 1,5 раза превышающим αr железа.
Никель – серебристо белый металл. Его плотность близка к плотности меди. Используется в электровакуумной технике для арматуры электронных ламп, некоторых типов катодов. Его достаточно легко получить в чистом виде. Также можно использовать с легирующими присадками Si, Mn и др. Обладает механической прочностью. После отжига σр = 400 ¸ 600 МПа. Δl/l = 35 ¸ 50 %. Наиболее вредна примесь серы, которая резко ухудшает механические свойства.
Химические растворы щелочей не действуют на никель даже в нагретом состоянии. Поэтому он используется как защитное покрытие, в том числе для изделий из железа.
Кобальт обладает близкими к никелю механическими и электрическими свойствами. Используется как составная часть магнитных и жаростойких сплавов.
Обладают определенным значением температурного коэффициента линейного расширения αl, позволяющим получать сопряженные металлические конструкции и спаи со стеклом, которые не разрушаются при повышении температуры.
Достаточно часто применяются два основных сплава:
1) Ковар.
Состав: 29 % Ni, 17 % Co, 54 % Fe.
αl= (4,4¸5,7)·10-6 К-1
Предназначен для впаивания в стекла вместо вольфрама и молибдена. Тонкая, плотная, прочная пленка окислов, образующаяся на поверхности при нагревании, хорошо растворяется в стекле и обеспечивает надежный спай.
2) Инвар.
Состав: 36 % Ni, 64 % Fe.
Кроме указанных сплавов широко используется биметаллическая проволока – платинид: центральные жила состоят из никелевой стали Н42 (42 % Ni, остальное Fe), оболочка – из чистой меди, составляющей 25 ¸ 30 % от общей массы.
αl= (8,2¸9,2)·10-6 К-1 (близок к αl платины).
Это сплавы, применяемые при пайке. Обеспечивают смачивание соединения металлов, заполняют зазоры, диффундируют в соединение металлов. Делятся на мягкие – с температурой плавления Тпл < 300 °С, и твердые – с Тпл > 300 °С. Мягкие дополнительно делятся на низкотемпературные (Тпл < 145 °С) и легкоплавкие (Тпл = 145¸300 °С).
Предел прочности у мягких припоев составляет σр = 16¸100 МПа, у твердых σр = 100¸500 МПа.
Название припоя определяет металл, входящий в состав с наибольшим процентным содержанием (О – олово, С – свинец, А – алюминий, Ср – серебро, Су – сурьма, М – медь, Ц – цинк). Редкие (драгоценные) металлы обозначаются в названии даже при малых количествах.
К твердым припоям с Тпр = 450 °С относятся припои Ag-Cu-Sn, Ag-Cu-In; с Тпр = 700 °С – сплавы на основе Cu, Ca, Ni, Au. Также относятся к припоям ПМЦ, ПСр.
Низкотемпературные припои: оловянно-свинцовые припои – ПОС-10 (10 % олова), ПОС-90 (90 % олова); ПОС + In, Bi, K, Cd, например ПОСК-50-18 (50 % олова, 18 % кадмия); безсурьмянистые припои ПОС (< 0,02 % сурьмы), малосурьмянистые (< 0,5 %), сурьмянистые (до 5 % сурьмы). Сурьма увеличивает механическую прочность, уменьшает ползучесть под нагрузкой.
Проводимость ПОС составляет 9–15 % от проводимости меди. αl= (26¸27)·10-6 К-1.
Наиболее легкоплавкий припой – сплав Вуда. Тпл = 60,5 °С. Состав: 50 % Bi, 25 % Pb, 12,5 % Sn, 12,5 % Cd.
Для получения надежной пайки используют материалы, называемые флюсами. Их задача: растворение и удаление окислов и загрязнений с поверхности спаиваемых металлов; защита поверхности от окисления; уменьшение поверхностного натяжения припоя, улучшение его растекаемости и смачиваемости поверхностей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.