锰铜合金：电阻世界的精密守护者

发布日期：2024-04-03 16:56浏览次数：126

精密电阻合金是指具有比较恒定的高电阻率的金属材料。它广泛用于制造测量仪器仪表的电阻，电器回路中的精密电阻和电阻应变计等。

其中锰铜合金具有优异的性能，其电阻温度系数小，对铜热电势小，年稳定性良好，且原材料易得、易加工而且便宜，广泛应用于电子通讯、仪器仪表等行业中。

通过调整合金成分和改造生产工艺等方法，增加了锰铜的品种，同时不断改进和提高了其性能，扩大了使用范围。以下对铜-锰系精密电阻合金性能进行详述。

1. 铜-锰-镍系

在Cu-Mn二元合金中加人合金元素Ni可以改善合金的电学性能，如降低电阻温度系数和对铜热电动势，同时还可提髙合金的抗腐蚀能力。其中最常用的铜锰镍- “锰加宁”合金的标准成分为12% Mn、2%~4% Ni、余量为Cu。其处理后的性能大致是:电阻率约为0.45μΩ*m、电阻温度系数a≈5~10×10^-6/℃、β≤﹣0.7×10^-6/℃，对铜的热电势Ecu<0.5μV*℃^-1。

图1铜锰镍材料

2. 铜-锰-铝系

添加A1代替 Cu-Mn-Ni 中的Ni可以降低电阻温度系数，增加电阻率，增强抗蚀性，但对铜热电动势影响不大。此外在Cu-Mn-Al合金中加入少量Ni、Fe、Si时可降低电阻温度系数及对铜热电动势。值得注意的是Al含量增多，容易产生偏析，也容易氧化，造成加工性和焊接性均变坏。几种Cu-Mn-Al合金的成分及性能见表1。

表 1 Cu-Mn-Al几种合金的成分及性能

化学成分（质量分数）%					电阻温度系数		对铜热电动势	电阻率/μΩ*m
Cu	Mn	Al	Fe	Si	α₂₀×10^-6/℃	β×10^-6/℃	E_Cu/μV*℃^-1	电阻率/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. 铜-锰-锡系

在Cu-Mn合金中加入Sn，对电阻温度系数α的改善比Ni、Fe、Al更为有效。几种Cu-Mn-Sn合金的成分及性能见表2。

图2铜锰锡材料

表 2几种Cu-Mn-Sn合金的成分及性能

化学成分（质量分数）%			电阻温度系数		对铜热电动势	电阻率/μΩ*m
Cu	Mn	Sn	α₂₅×10^-6/℃	β×10^-6/℃	E_Cu/μV*℃^-1	电阻率/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. 铜-锰-硅系

在Cu-Mn合金中加入Si可以降低电阻温度系数及对铜热电动势。几种Cu-Mn-Si合金的成分及性能见表3。

表 3几种Cu-Mn-Si合金的成分及性能

化学成分（质量分数）%			电阻温度系数		对铜热电动势	电阻率/μΩ*m
Cu	Mn	Si	α₂₅×10^-6/℃	β×10^-6/℃	E_Cu/μV*℃^-1	电阻率/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. 铜-锰-锗系

在Cu-Mn、Cu-Mn-Ni和Cu-Mn-A1系合金中添加 Ge均可降低电阻温度系数及对铜热电动势，还可以提高电阻率和抗拉强度、抗氧化、抗蚀性、加工性及焊接性。其稳定性比加入Sn、Si更有效。几种Cu-Mn-Ge合金的成分及性能见表4。

表 4几种Cu-Mn-Ge合金的成分及性能

化学成分（质量分数）%				电阻温度系数		对铜热电动势	电阻率/μΩ*m
Cu	Mn	Ge	Ni	α₂₀×10^-6/℃	β×10^-6/℃	E_Cu/μV*℃^-1	电阻率/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