Медно-никелевый сплав копель
Копель — медно-никелевый сплав для изготовления термоэлектродов термопар различных типов и удлиняющих проводов к ним. Сплав обозначается маркой МНМц 43-0,5. Основными составляющими компонентами данного сплава являются медь, никель и кобальт, которые и определяют его свойства.
Сплав копель поставляется в виде проволоки различных диаметров. Значения диаметров регламентируются государственными стандартами и техническими условиями.
Основная область применения копеля — термоэлектрическая термометрия. Проволока из данного сплава используется для производства электродов низкотемпературных и среднетемпературных термоэлектрических преобразователей (термопар), а также компенсационных проводов к ним.
Химический состав сплава копель
Основа сплава копель — медь и никель. Помимо данных элементов в его состав входят другие металлы и неметаллы. Подробный химический состав приведен в таблице 1 (по ГОСТ 492-76).
| Элемент | Массовая доля (мин.), % | Массовая доля (макс.), % |
|---|---|---|
| Никель + кобальт | 42,5 | 44,5 |
| Мышьяк | - | 0,002 |
| Висмут | - | 0,002 |
| Углерод | - | 0,1 |
| Медь | Остальное | - |
| Железо | - | 0,15 |
| Магний | - | 0,005 |
| Марганец | 0,1 | 1,0 |
| Фосфор | - | 0,002 |
| Свинец | - | 0,002 |
| Сера | - | 0,01 |
| Сурьма | - | 0,002 |
| Кремний | - | 0,1 |
Массовая доля примесей не должна превышать 0,6%.
Свойства сплава копель
С точки зрения области применения сплава копель наиболее значимыми являются физические и механические свойства. Данный сплав обладает высокими и стабильными значениями ТЭДС в диапазоне рабочих температур, что является очень важным свойством для термоэлектродных сплавов. Также сплав должен быть жаростоек при температурах из рабочего диапазона. Копель показывает хорошую жаростойкость при температурах до 600 °С. Помимо указанных выше требований термоэлектродный сплав не должен вступать в химическую реакцию с веществами, из которых сделаны элементы термопары, а также со средой, в которой проводятся измерения. Химические свойства копеля позволяют использовать данный сплав в окислительных средах и средах инертных газов.
Физические свойства сплава копель приведены в таблице 2 (по ГОСТ 1790-77).
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Плотность, г/см3 | 8,9 |
| Температура плавления, °С | 1220 |
| Средний коэффициент линейного расширения 10-6 при 20 — 1000 °С при 20 — 600 °С |
18,8 16,8 |
| Удельное электрическое сопротивление, Ом·мм2/м (при 20 °С) | 0,47±0,05 |
Механические свойства сплава копель приведены в таблице 3 (по ГОСТ 1790-77).
| Диаметр проволоки, мм | Временное сопротивление разрыву σВ, МПа (кгс/мм2), не менее | Относительное удлинение δ, % при расчетной длине образца 100 мм, не менее |
|---|---|---|
| 0,2 | 390(40) | 15 |
| 0,3 | ||
| 0,5 | 20 | |
| 0,7 | ||
| 1,2 | ||
| 1,5 | ||
| 3,2 | ||
| 5,0 |
Продукция из сплава копель
Основным видом продукции из сплава копель является проволока. Это также обусловлено областью применения данного сплава.
В соответствии с ГОСТ 1790-77 производится проволока следующих диаметров, мм: 0,20; 0,30; 0,50; 0,70; 1,20; 1,50; 3,20; 5,00. Проволока из сплава копель мягкая (после отжига), имеет круглое сечение. Поверхность проволоки должна быть ровной и гладкой, может быть окисленной или нет. Проволока в зависимости от диаметра поставляется на катушках или в бухтах.
Применение сплава копель
Из копелевой проволоки производят отрицательные электроды термопар ТХК хромель-копель. Также из нее изготовляют удлиняющие провода для термопар данного типа.
Термопары хромель-копель применяются для измерения низких и средних температур в диапазоне от -253 °С до 800 °С (длительные измерения до 600 °С). Так как термопары данного типа обладают высокой чувствительностью, то их часто применяют для измерения малых разностей температур.
Другим типом термопар, где используется рассматриваемый сплав, является медь-копель. Диапазон измеряемых температур составляет от -250 °С до +400 °С. Кратковременно могут производиться измерения до +600 °С. Они могут работать работать как в окислительной, так и в восстановительной атмосфере, а также в вакууме. Термопара медь-копель считается наиболее точной из всех типов термопар при измерении температуры в диапазоне 0-250 °С.