Манганин

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Манганин
Химический состав
Cu — 85 %
 
Mn — 12.5 %
 
Ni — 2.5 %
 
Тип сплава
Сплав на основе меди
Механические свойства
пластичен
Физические свойства
Плотность 8,4⋅103 кг/м³
Прочность 300—600 МПа
Температура плавления 960 °C
Коррозионная стойкость средняя
Удельное электрическое сопротивление 0,43—0,48⋅10−6 Ом·м.
Коэффициент линейного расширения 14—19⋅10−6 1/К
Теплопроводность 22 Вт/(м·К)
Удлинение при разрыве < 50 %
Модуль Юнга 124—159 МПа
Аналоги
Константан
Применение
Изготовление резисторов
Торговые марки
МНМцЗ[1]
Токсичность
нет
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Мангани́н — прецизионный сплав на основе меди (около 85 %) с добавкой марганца (11,5—13,5 %) и никеля (2,5—3,5 %).

Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления (ТКС) в диапазоне комнатных температур.

История

Единого мнения у историков науки о первооткрывателе сплава не существует.

В англоязычной литературе сообщается[2], что манганин впервые был получен американским изобретателем Эдвардом Вестоном, обнаружившим отрицательный ТКС изобретённого в Германии сплава под названием константан. И на основе этого изучения изобрёл манганин. На химический состав и как на материал для резисторов точных электроизмерительных приборов, сопротивление резисторов которых почти не зависит от температуры, изобретатель получил патент в 1888 году[3]. В патенте описан сплав, содержащий 70 % меди и 30 % марганца (который для снижения стоимости предлагается заменить ферромарганцем). Изобретатель назвал его «Сплав № 3», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Манганин»[4], под которым он получил широкую известность.

В немецкоязычной и российской литературе господствует[5][6] утверждение о приоритете в изобретении сплава германских учёных и производителей. По этой версии манганин был получен в 1889[7][6] или в 1892[8] году сотрудниками Имперского физико-технического института[нем.] Карлом Фойзнером[нем.] и Стефаном Линдеком[нем.], проводивших исследования в сотрудничестве с компанией Isabellenhütte Heusler. Права на торговую марку MANGANIN® были переданы Isabellenhütte Heusler. В некоторых источниках[9] указывается, что Фойзнер и Линдек опирались в своей работе на результаты Вестона, но во многих источниках подобные упоминания отсутствуют.

Применение

Широко применяется в измерительной технике для изготовления добавочных резисторов и шунтов (в составе электроизмерительных приборов или в виде самостоятельных изделий). Из манганина изготавливают меры электрического сопротивления — например, магазины сопротивлений.

Существенное преимущество манганина в этих применениях перед константаном — манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ/К), поэтому в приборах высокого класса точности, или приборах, предназначенных для измерения очень малых напряжений, применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к изменению влажности воздуха.

Практически нулевое значение ТКС манганин сохраняет до температур 70—80 °C. Для снижения ТКС и снижения изменения удельного электрического сопротивления во времени манганиновую проволоку подвергают отжигу при температурах 550—600 °C в вакууме с последующим медленным охлаждением. Такая проволока может сохранять свои электрические свойства при температурах до 200 °C[10]. Изготовленные резисторы иногда дополнительно отжигаются при температуре 200 °C[11].

Разновидности

Существует несколько разновидностей манганина, например, следующие[12]:

Массовое содержание
компонентов, % 		Макс. рабочая
температура, °C 		Удельное сопротивление,
10-8 Ом·м 		ТКС, 10-5 К-1
86 Cu, 12 Mn, 2 Ni300431 ÷ 2
85 Cu, 2 Mn300510,8
84 Cu, 13 Mn, 2 Al40050-0,2 ÷ -2
85 Cu, 9,5 Mn, 5,5 Al400451 ÷ 3

Также существуют так называемые «серебряные манганины», — сплавы с улучшенными электрическими свойствами на основе серебра вместо меди, с добавлением марганца (до 17 %), олова (до 7 %) и других химических элементов[13].

См. также

Примечания

  1. ↑ Энциклопедия по машиностроению XXL. Дата обращения: 24 июня 2017. Архивировано 7 сентября 2017 года.
  2. ↑ National Electrical Manufacturers Association. A CHRONOLOGICAL HISTORY OF ELECTRICAL DEVELOPMENT FROM 600 B.C (англ.). — New York, N.Y.: National Electrical Manufacturers Association, 1946. — P. 152.
  3. ↑ Edward Weston. Патент США №381305 от 17 апреля 1888 года. Google.com. Дата обращения: 8 февраля 2014.
  4. ↑ Measuring invisibles Weston Electrical Instrument Corporation 1938 Newark N.J. - стр. 23. Hathi Trust Digital Library. Дата обращения: 8 февраля 2014.
  5. ↑ Манганин // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  6. ↑ 1 2 Манганин // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  7. ↑ Isabellenhütte Heusler Our history. Isabellenhütte Heusler GmbH & Co. KG. Дата обращения: 8 февраля 2014. Архивировано 21 февраля 2014 года.
  8. ↑ Chronology 1887–2012 (англ.) // The PTB-Mitteilungen : журнал / Под ред.Dr. Jens Simon. — 2012. — No. 2. — P. 10. — ISSN 0030-834X. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  9. ↑ David Cahan. An Institute for an Empire: The Psysikalisch-Technische Reichsanstalt, 1871-1918 (англ.). — Cambridge, UK.: Cambridge University Press, 1989. — P. 115. — ISBN 0521330572.
  10. ↑ Манганин. Дата обращения: 11 января 2014. Архивировано 11 января 2014 года.
  11. ↑ Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. — 7-е изд., перераб. и доп.. — Л.:: Энергоатомиздат, 1985. — С. 216.
  12. ↑ Физические величины: справочник / Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — С. 444. — 1232 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-283-0413-5.
  13. ↑ Манганин // Большой Энциклопедический словарь. — 2000.

Литература и документация

Литература

  • Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. — 7-е изд., перераб. и доп.. — Л.:: Энергоатомиздат, 1985. — 304 с.

Нормативно-техническая документация

  • ГОСТ 492—2006 «Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые обрабатываемые давлением. Марки»
  • ГОСТ 10155-2016 «Проволока манганиновая неизолированная. Технические условия»

Ссылки