在一定的溫度範圍內,電阻率(ρ)的溫度係數(α)很低的精密合金,多用於儀錶工業中製作精密電阻元件。1884年英國韋斯頓(E.Weston)發現瞭現在稱為錳白銅又稱錳銅、錳加寧(Manganin)的電阻溫度係數很低的電阻合金(見銅合金),並在1892年用這種合金製成瞭電阻為1歐姆的標準電阻器。第一次世界大戰前,各國的標準電阻器是用錳白銅合金製造的。20~30年代,美、日、蘇、德等國先後研製成功Cu-Mn、Cu-Ni、Ni-Cr等一一系列精密電阻合金。70年代發現一些非晶態合金也具有很低的電阻溫度系數。精密電阻合金具有對銅的熱電勢(ECu)小,時間穩定性(電阻率隨時間的變化)、耐蝕性、抗氧化性和焊接性良好,以及較高的電阻率、機械強度和耐磨性等特點。常用的精密電阻合金見表。

幾種精密電阻合金的特性和用途

  合金主要系列分述如下:

  Cu-Mn系 通常指錳白銅合金。這類合金均具有中等電阻率和低電阻溫度系數。經適當熱處理後,具有良好的電穩定性。電阻值的年變化率不超過10-6。對銅的熱電勢小。錳白銅合金的典型電阻率變化隨溫度關系曲線近似拋物線形(圖1)。調整成分可以把拋物線的峰值控制在室溫附近。在此峰值任一側10℃間隔內,錳白銅合金的電阻溫度系數一般均小於10-5-1。錳白銅合金很容易發生選擇性氧化,在熱處理、拉絲和卷線過程中要特別註意。

  Cu-Ni系 通常指康銅(Constantan)合金。這類合金具有中等電阻率和低電阻溫度系數。康銅合金的標稱成分為Cu-40Ni-1.5Mn,但實際成分在Cu-(39~41)Ni-(1~2)Mn范圍內,其中多含有少量的Fe、Mn和Al,這類合金的電阻率和電阻溫度系數同成分的關系見圖2。當Ni含量在40~50%時,可以得到高的電阻率和接近於零的電阻溫度系數,耐蝕性、加工性和焊接性均優於錳銅合金。這類合金對銅的熱電勢很高,宜在交流電路中應用。

  Ni-Cr系 合金中還含少量的鋁、銅、鐵或錳,電阻率很高,約為錳白銅合金的2.5~3.5倍,在-60~+300℃范圍內,電阻溫度系數小於±20×10-5-1。對銅的熱電勢小,耐氧化性優於其他電阻合金,但焊接性差。

  貴金屬精密電阻合金 主要用於高精密的電位器及應變計,貴金屬精密電阻合金基本是以Pt、Pd、Au、Ag為基的合金。繞組材料近年來為金基合金所代替。銀基合金抗硫化問題未得很好解決,故品種少,使用也不廣。

  貴金屬合金電阻率都不超過50μΩ·cm,屬中阻或低阻范圍。為獲得高電阻合金,往往加入一種或多種其他金屬,如AuPd50合金的電阻率為28μΩ·cm,當其中加入1%鐵時,電阻率增到158μΩ·cm。

  

參考書目

 C.L.Wellard,Resistance and Resistors,McGraw-Hill,New York,1960.