錳銅合金：電阻世界的精密守護者

發(fā)布日期：2024-04-03 16:56瀏覽次數(shù)：1771

精密電阻合金是指具有比較恒定的高電阻率的金屬材料。它廣泛用于制造測量儀器儀表的電阻，電器回路中的精密電阻和電阻應(yīng)變計等。

其中錳銅合金具有優(yōu)異的性能，其電阻溫度系數(shù)小，對銅熱電勢小，年穩(wěn)定性良好，且原材料易得、易加工而且便宜，廣泛應(yīng)用于電子通訊、儀器儀表等行業(yè)中。

通過調(diào)整合金成分和改造生產(chǎn)工藝等方法，增加了錳銅的品種，同時不斷改進和提高了其性能，擴大了使用范圍。以下對銅-錳系精密電阻合金性能進行詳述。

1. 銅-錳-鎳系

在Cu-Mn二元合金中加人合金元素Ni可以改善合金的電學(xué)性能，如降低電阻溫度系數(shù)和對銅熱電動勢，同時還可提髙合金的抗腐蝕能力。其中最常用的銅錳鎳- “錳加寧”合金的標準成分為12% Mn、2%~4% Ni、余量為Cu。其處理后的性能大致是:電阻率約為0.45μΩ*m、電阻溫度系數(shù)a≈5~10×10^-6/℃、β≤﹣0.7×10^-6/℃，對銅的熱電勢Ecu<0.5μV*℃^-1。

圖1銅錳鎳材料

2. 銅-錳-鋁系

添加A1代替 Cu-Mn-Ni 中的Ni可以降低電阻溫度系數(shù)，增加電阻率，增強抗蝕性，但對銅熱電動勢影響不大。此外在Cu-Mn-Al合金中加入少量Ni、Fe、Si時可降低電阻溫度系數(shù)及對銅熱電動勢。值得注意的是Al含量增多，容易產(chǎn)生偏析，也容易氧化，造成加工性和焊接性均變壞。幾種Cu-Mn-Al合金的成分及性能見表1。

表 1 Cu-Mn-Al幾種合金的成分及性能

化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）%					電阻溫度系數(shù)		對銅熱電動勢	電阻率/μΩ*m
Cu	Mn	Al	Fe	Si	α₂₀×10^-6/℃	β×10^-6/℃	E_Cu/μV*℃^-1	電阻率/μΩ*m
83.35	12	3.5	0.9	0.25	-4.38~-6.97	-0.29~-0.42	0.2	0.5
82.5	12	4	1.5		2.59~-1.60	-0.37~-0.35	0.3	0.45
83.5~ 85.5	10.5~ 11.5	4~5	0.04~ 0.24	0.02~ 0.04				0.424~ 0.478
86.5	11	2.5			0	0.40	0.58	0.43

3. 銅-錳-錫系

在Cu-Mn合金中加入Sn，對電阻溫度系數(shù)α的改善比Ni、Fe、Al更為有效。幾種Cu-Mn-Sn合金的成分及性能見表2。

圖2銅錳錫材料

表 2幾種Cu-Mn-Sn合金的成分及性能

化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）%			電阻溫度系數(shù)		對銅熱電動勢	電阻率/μΩ*m
Cu	Mn	Sn	α₂₅×10^-6/℃	β×10^-6/℃	E_Cu/μV*℃^-1	電阻率/μΩ*m
Bal.	11	0.3	0	-0.56	0.43	0.385
Bal.	11	0.3~0.4	0	-0.50	0.40	0.39
Bal.	9	2	0	-0.30	0	0.32
Bal.	9.5	2.3	0	-0.5	0	0.34

4. 銅-錳-硅系

在Cu-Mn合金中加入Si可以降低電阻溫度系數(shù)及對銅熱電動勢。幾種Cu-Mn-Si合金的成分及性能見表3。

表 3幾種Cu-Mn-Si合金的成分及性能

化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）%			電阻溫度系數(shù)		對銅熱電動勢	電阻率/μΩ*m
Cu	Mn	Si	α₂₅×10^-6/℃	β×10^-6/℃	E_Cu/μV*℃^-1	電阻率/μΩ*m
Bal.	11~12	0.1~0.15	0	-0.55	0.40	0.415
Bal.	11~12	0.15~0.25	0	-0.53	0.35	0.42
Bal.	8.5~9	0.2~0.3	0	-0.30	0	0.32
Bal.	9	0.3~0.35			0	0.33

5. 銅-錳-鍺系

在Cu-Mn、Cu-Mn-Ni和Cu-Mn-A1系合金中添加 Ge均可降低電阻溫度系數(shù)及對銅熱電動勢，還可以提高電阻率和抗拉強度、抗氧化、抗蝕性、加工性及焊接性。其穩(wěn)定性比加入Sn、Si更有效。幾種Cu-Mn-Ge合金的成分及性能見表4。

表 4幾種Cu-Mn-Ge合金的成分及性能

化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）%				電阻溫度系數(shù)		對銅熱電動勢	電阻率/μΩ*m
Cu	Mn	Ge	Ni	α₂₀×10^-6/℃	β×10^-6/℃	E_Cu/μV*℃^-1	電阻率/μΩ*m
Bal.	11.5~12	0.45~0.5	0.2	±1	-0.3~0.5	±0.4	0.42~0.45
Bal.	9.5	0.7		±1	-0.35	0	0.37
Bal.	9~10	0.3~0.5		±1	-0.3~0.4	0.2~0.4	0.42~0.45