> Техника, страница 59 > Манганин
Манганин
Манганин, медно-марганцево-никеле-вый сплав красноватого цвета, высокого электрич. сопротивления, применяемый гл. обр. для эталонов постоянного сопротивления, в меньшей степени для буферных сопротивлений и отчасти для термопар и нагревательных приборов. Присадка Мп к Си обусловливает снижение теплового коэф-та сопротивления, а присадка Ni—снижение термоэлектродвижущей силы в отношении Си. Настоящий М., предложенный в 1889 г., состоит из 84% Си, 12% Мп и 4% Ni; однако к группе М. относят разные другие сплавы, в которых Мп содержится больше, чем Ni (наир. т а р н а к) и кроме того родственные по свойствам сплавы, в которых Ni заменен Fe (ферроманганин, резистин) или А1 (с п л а в Терло), причем содержание третьего компонента меньше, чем содержание марганца. Состав сплавов, удерживающих самое название М. или родственных ему по свойствам, представлен в таблице 1.
став манганипов и родственных сплавов (в %).
М. характеризуется значительным удельным электросопротивлением (хотя и меньшим, чем у константана), малым £°-ным коэф-том электросопротивления (около 2-10~5, а в известных случаях 3-10-6 и даже до 1·10~6); при известных соотношениях компонентов тепловой коэф-т сопротивления подобных сплавов Cu-Mn может оказаться, как впервые открыто Вестоном, отрицательным [1]. Сопротивление настоящего М. меняется с t° не линейно, и ок. 30° скорость изменения максимальна. Нек-рые сравнительные данные относительно электросопротивления М. и других сплавов высокого сопротивления сопоставлены в таблице 2. Термоэлектродвижущая сила манганиново-медной пары со-
| Название сплава | Си | МП | N1 | Fe | А1 | Si |
| М. англ, безжелезный | 86 | 12 | 2 | |||
| » » » | 85 | 12 | 3 | — | — | — |
| » » » | 84 | 12 | 4 | — | — | — |
| » » » | 78,3 | 14,1 | 7,6
3 |
— | — | - |
| » » » | 73 | 24 | — | |||
| » » » | 70 | 25 | 5 | — | — | — |
| » » » | 65 | 30 | 5 | — | - | — |
| » » » | 51,5 | 31,3 | 16,2 | —_ | — | |
| Англ, никелево-же- f | 82 | 15 | 2,3 | 0,6 | — | - |
| лезный .^ | 84,8 | 11,4 | 3 | 0,8 | — | 0,01 |
| Англ, марганцово-же-1 | 85 | 12 | — | 3 | — | |
| лезный.i | 86,5 | 11 | — | 1,8 | — | _ |
| Герм. (Сименс-Галь- ( ске) никелево-желез- { но-кремнистый. ( Шведский никелево- | 85,12
85,35 |
11,59
11,04 |
2,61
3,16 |
0,44
0,32 |
0,02
0,03 | |
| железно-кремнистый. Герм, никелево-же- | 84,17 | 11,80 | 3,26 | 0,37 | - | 0,01 |
| лезно - алюминиево- | ||||||
| кремнистый.
Шведский никелево- |
84,49 | 11,82 | 3,09 | 0,34 | 0,05 | 0,02 |
| же лезно-алюминиевокремнистый. | 86,01 | 12,80 | 0,02 | 0,92 | 0,07 | 0,04 |
| Сплав Терло. | 85 | 13 | — | 2 | — | |
| Ферроманганин. | 83,2 | 13,8 | 2,5 | — | 0,5 |
Таблица 2. —Данные о сопротивлении некоторых сплавов.
| Название сплава | Уд. электрич. сопротивление | 1°-ный коэф. электрич. | |
| в Ω на м/мм1 | в Q-CM | сопротивл. на 1° | |
| Наст, манганин | 0,42—0,46 | 42—46 | 0,000008 (и даже до 0,000008) |
| Тарнак. | 0,42 | 42 | 0,000025 |
| Никелин. | 0,45—0,56 | 45—46 | 0,00028 |
| Иейзильбех). | 0,15-0,51 | 15—51 | 0,0002-т- |
| (~0,3) | (—30) | 0,0007 | |
| Ферроманганин. | 0,502 | 50,2 | 0,000015 (+ или -) |
| Резистин. | 0,502 | 50,2 | — |
| Сплав Терло. | 0,467 | 46,7 | 0,0000104 (для нек-рых разностей — 0,0000056) |
| Кульмиц. | 0,565-М), 49 | 49 | 0 |
ставляет 3-1-4 fiV/DC, тогда как у константа-ново-медной пары термо-эдс составляет 40 fiV/°C. Температура плавления М. высока (смотрите Спр. ТЭ, т. II, Диаграмма равновесия), так что расплавляющий ток значителен; в таблице 3 сопоставлены данные относительно
Таблица 3.—С ила расплавляющего тока в зависимости от диаметра проволоки (длина в 100 миллиметров) в А.
| Название сплава | Диаметр проволоки в миллиметров | |||||
| 0,015 | 0,025 | , 1 0,050 | 0,10 | 0,15 | 0,20 | |
| Манганин. | 0,195 | 0,86 | 0,80 | 1,6 | 2,5 | 3,3 |
| Кульмиц. | - | 0,215 | 0,735 | 1,5 | 2,3 | 3,1 |
| Никелин. | 0,1.15 | 0,24 | 0,67 | 1,5 | 2,4 | 3,2 |
| Константан. Круппин (28% | 0,145 | 0,285 | 0,66 | 1,4 | 2,1 | 2,8 |
| Ni+Fe + Cu). Платино-ееребр. | 0,11 | 0,215 | 0,48 | 0,97 | 1,5 | 2,0 |
| (33% Pt, 67% Ag) | 0,11 | 0,25 | 0,87 (при 0 0,06) | 1,5 | 3,2 | |
| Платино-иридиев. (90% Pt, 10% Ir). | 0,17 | 0,36 | 1,10
(при 0 0,06) |
1,90 | 3,95 | |
зависимости между диаметром проволоки и расплавляющим ее током для М. и нек-рых сплавов; из нее видно, что М. превосходит все сплавы, за исключением платиноиридиевого. Физические константы М.: уд. в 8,4, уд. теплоемкость 0,097. Электросопротивление манганина наиболее устойчиво в отношении t° при содержании 12% Мп; малая изменяемость сопротивления от времени м. б. достигнута нагревом М. до 700° в течение нескольких мин. в атмосфере углекислоты, а затем прогревом при 150° в течение 4—5 ч. в масле; удовлетворительная термич. обработка м. б. произведена нагреванием до 140°, но лишь после покрытия М. шеллаком; в противном случае на поверхности М. образуется медная пленка, которая должен быть счищена. Подобные меры предосторожности необходимы в виду легкой окисляемости М., особенно при нагреве, вследствие чего предел рабочей ί° для М., как и для сплава Терло, только 100°. Однако необходимо иметь в виду, что сопротивление и термически обработанного М. с течением времени растет примерно на 0,07 % в год, а в нек-рых случаях даже менее, чем на 0,001%.
Из числа различных Cu-Mn-Ni-сплавов М. особенно пригоден для эталонных сопротивлений; остальные аналогичные сплавы, обладая меньшим тепловым коэфициентом сопротивления, частью превосходят манганин по термо-эдс, частью уступают ему. После многолетних испытаний в Reichsanstalt было установлено, что М., принятый в Германии для эталонных сопротивлений, во всяком случае более пригоден, чем платиново-серебряный сплав, нормализованный в свое время для той же цели в Великобритании и во Франции. Однако замена никеля более дешевыми железом (ферроманганиньг, резистины) или алюминием (сплав Терло и др.) понижает <°-ный коэф-т сопротивления и термо-эдс в отношении меди; так например у ферроманганина, указанного в таблице 1, термо-эдс в отношении меди равна нулю, а у сплава Терло она составляет 0,3 jaV/°C. Температурный коэф-т сопротивления у этих сплавов изменяется в зависимости от состава и термической обработки им. 5. как положительным, так и отрицательным. Настоящий М. поступает на рынок в виде проволоки (прутьев) диам. 12 ** и листов толщиною от 0,2 миллиметров, шириною 60 миллиметров. Протрава продажного товара бывает как красная, так и белая, однако в последнем случае при паянии серебром листы краснеют, и тогда Требуется вторичная протрава после паяния. Сплав Терло характеризуется кроме вышеприведенных еще и следующими данными: удельный вес 8,15; сопротивление на разрыв. 55 килограмм/мм2; коэфициент линейного расширения 0,0000194.
Конструкция германских сопротивлений разработана К. Фюсснером. Манганиновые сопротивления изготовляют в пределах от 0,0001 si до 100 000 Si, причем на сопротивления меньшие 0,1 Si идет листовой М., а на большие 0,1 Si—манганиновая проволока,обвитая шелком; эта проволока наматывается бифилярно на изолированную шелковой лентой латунную трубку, затем обмотку пропитывают шеллаком и подвергают длительному остариванию приблизительно при температуре 120°. После этого ее вставляют в латунный футляр (гильзу), в которую вводятся через эбонитовую крышку толстые медные токоприводы. Для устойчивости сопротивлений необходимо защищать обмотку от колебаний атмосферной влажности, т. к. при ее изменении шеллак изменяет натяжение проволоки и следовательно ее сопротивление. Эта неустойчивость устраняется герметич. закупоркой гильз или содержанием обмоток в атмосфере постоянной влажности. Резистин кроме указанного для манганина электротехнич. применения идет также в машиностроении на двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины и паровые машины.
Производство М. и подобных ему сплавов представляет известные трудности и стоит дорого, т. к. материалы должны отличаться большою чистотою; в частности требуется вполне удалить из сплава попадающий туда вместе с Fe и Мп углерод, к-рый сильно понижает сопротивление готового материала. Поэтому для получения М. обычно исходят из хлористых солей Fe и
Μη, смесь которых в растворе обрабатывают известью:
FeCI2+MnCI2+2Ca(OH)2=Fe(0H)2+Mn(OH)2+2CaCl2.
Осадок гидратов Fe и Мп промывают, высушивают и восстанавливают углем при высокой Далее полученный т. о. ферромарганец сплавляют с чистой рафинированной медью [V]. Плавка ведется либо в магнезиальных тиглях, либо в графитовых с облицовкой из MgO; тигли из глины или алунда для данной цели непригодны, т. к. вводят в сплав кремний. Работа ведется в электрич. печах сопротивления и притом в токе углекислоты.
Лит.: !) Ам. П. 381304/5; 2) г.П. 95443; 3) Sperry E. S., «Jahresbericliten fur diem. Techn.», Lpz, 1906, р. 288; Жемчужный С. иУразов Г., «ЖРХО», 1907, т. 39, стр. 787 (сплавы Мп с Си и Ni); Жемчужный С. и НемиловВ., «Известия Института физико-химич. анализа», Л., 1924, т. 2, стр. 460 (Исследование электрич. сопротивления и i“-Horo коэф-та сплавов манганинового ряда); Ж е μη у ж н ы и С. и Погодине., там же, стр. 464 (О 1°-ном коэф-те электрич. сопротивления манганина и константана); Жемчужный С. и П о г о д и н С., Сплавы для электрич. измерительных и нагревательных приборов. Л., 1928; Jaeger W., Elektrische Messtechnik, 3 Aufi.,Lpz., 1928; F ϋ s s n e r K.u. L jn-lek St. «Ztschr. f. Instrumentenkimde», B., 1889; B.9, p. 233,1895, B. 15, p. 394; F iissn er K. u. L i n-d e k St., «Wissenschaftliche Abhandlungen der phy-sikalisch-techmsehen Reichsanstalt», B., 1895, p. 501; F ii s s n e г K., «Verhandlungen der physikalischen Ge-sellfchaft», 1891, B. 10, p. 109; F ii s s n e r K., «ETZ», 1892, B. 13, p. 99; Lindek St., «Report οί the British Association for the Advancement of Science», L., 1892; J aeger W. u. Lindek St., «Ztschr. f. Inst-rumentenkunde», B., 1898, B. 18, p. 97, 1906, B. 26, p. 15; Jaeger W. u. LiBdek St., «Wiedemanns Annalen», Lpz., 1898, B. 65, p. 572; J aeger W. u. Stenwehr Η. V., «Ztschr. fur Instrumentenkun-de», Berlin, 1913, B. 33, p. 293; Stenwehr H. u. Schulze A., Wissenschaftliche Abhandlungen der physikalisch-technischen Reichsanstalt», Berlin 1927, p. 75; S p e г г у E. S., «Brass. World» N. У., 1905, p. 255; Bash I, E., «Chemische Zentralblatt», B., 1920, sechste Folge, Jahrg. 2, p. 289; «Jahresheriehten f. chem. Techn.», 1890, p. 432. П. Флоренский.