《导电材料》PPT课件

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IEC( 国 际 电 工 委 员 会 标 准 ) 规 定 ， 电 阻 率 为
1.7241µ ·cm的标准软铜的电导率作为100％，
其他材料的电导率与之比较，以百分电导率表示。
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3 金属导电材料应具备的条件
电导率大; 易连接; 较大的抗拉强度、易弯曲、容易加工成型; 耐腐蚀; 产量大、价格低等。
线则要在200 ℃下连续工作，必须使用超耐热铝
合金。
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为了解决纯铝抗拉强度低的缺点，加入硅、铜、镁等 热处理后获得相应合金。
铝锌镁合金 铝镁硅合金
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2.2 电极和电刷材料
2.2.1 电容器电极材料 2.2.2 引出线 2.2.3 电刷材料
2.2.1 电容器电极材料
1. 温度 温度↑，电阻↑，电导率↓
p
T
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2. 成分 杂质成份↑ 导电性↓
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2.1.2 铜及铜合金
➢ 铜是最重要的导电金属，电阻很小，并且有很高的可 锻性和延展性，以及良好的耐蚀性。 ➢ 铜分硬铜和软铜两种。 ➢ 硬铜:机械强度较高，常用于电车触滑线、架空电力线 路用的裸铜线、配电装置用的母线和电机整流子片等。 ➢ 软铜: 机械强度比硬铜低，常用作电线、电缆的线芯。
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2.1 金属导电材料
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2.1.1 金属导电材料概论
1 定义:
导电材料:指电流容易通过的材料。常用作电 极、电刷、电线等。 作为导电材料，希望其电阻率尽可能地小(≦106·m)。但是，为了满足其他条件，例如机械强 度、加工性、耐腐蚀性、经济性等，在许多情况 也会使用电阻率较大的。
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2．导电材料的电气性质
(1)电阻与电阻率
R L
A
:导体的电阻率 L：材料与长度 A：断面积成反比
(2)电阻温度系数
导体的电阻随温度的变化而变化。温度为的电阻可表示为 ：
RT=RT1[1+aT1(T-T1)]
RT1为在基准温度T1的电阻, aT1为在基准温度T1的电阻温度系数
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导电材料最主要的性质：
➢ 良好的导电性能； ➢ 根据使用目的不同，除了导电性外，有时还 要求有足够的机械强度、耐磨、耐高温、抗氧 化、耐蚀、高的热导率等。
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常用导电材料
2.1 金属导电材料 2.2 电极和电刷材料 2.3 厚膜导电材料 2.4 薄膜导电材料 2.5 复合材料导电材料
比重小。
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1 铝箔
铝箔电极成分
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影响铝箔电极性能的主要因素： 1 杂质
2 晶粒大小
1 杂质： 主要是 Fe 、Si、Cu
Fe ：危害最大。它在铝中的溶解度极小，在室 温下几乎不溶于Al，至共晶温度(655℃)达最大 溶解度时也仅为0 04 %Fe。在高纯铝中，极微 量的Fe(如0. 003% )也常常发生原子的非平衡 偏聚现象，从而阻碍立方织构的形成和发展，降 低电容量．增加漏电流。因此，严格控制Fe在高 纯铝箔中的含量及存在形态。
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Si： Si在Al中的溶解度比较大，对铝性 能的影响比较复杂 ，一般认为在高纯铝 中Si的存在可加速Fe的体扩散．促使 AlxFeySiz三元化合物的析出，有利于立 方织构的形成和发展.
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➢常用的金属导电材料：铜、铝、铁、钨、锡等。 ➢铜、铝、铁主要用于制作导线或母线。 ➢钨的熔点较高，可用它制作灯丝。 ➢锡的熔点低，主要用作导线的接头焊料。 ➢其他良导体材料还有很多，如银、铬、镁、锌、锰、 镍等，因为它们的蕴藏量少，价格高，故很少采用。
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影响金属导电性的因素：温度、成分
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➢由于纯金属的抗拉强度都比较低，所以在 对抗拉 强度要求高的场合，应采用热处理 的金属或合金.
为什么合金比纯金属的强度、硬度大？
1 形成固溶体产生晶格畸变，阻碍外力对材料引起的形变 2 金属间化合物形成
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铜合金和纯铜相比：具有更好机械性能；
其电导率比纯铜稍低；
第二章 导电材料
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1
电导率>106 s/m
电导率无限大
电导率10-7 ~104 s/m
电导率 < 10-7 s/m
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2
各种材料在室温下的电阻率
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导电材料
是电子元器件和集成电路中应用最广泛的 一种材料，用来制造传输电能的电线电缆， 传导电信息的导线、引线和布线。
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铝： 电导率为61%（仅次于银、铜、金），
相对密度为铜的1∕3。
它可以代替铜导线制成高压配电线，160kV以上
用的钢丝增强铝电缆、合金增强铝线、全铝增强
铝线等。
国际上通用的硬铝线则主要用于送、配电线，它
只能在90℃以下连续使用。
对于大容量高压输电导线要在150℃下连续工作，
需要含Zr（锆）等耐热铝合金；而变电所用的母
性要好、抗拉强度高、与电容器工艺匹配； ④ 密度小，热导率大； ⑤ 易于焊接，具有适当的熔点和沸点； ⑥ 材料来源广泛，价格便宜。
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电极常用材料——铝材
1 铝箔 2 铝膜
电于元器件中，铝被广泛用作电极和引线材料原因
铝的导电性能仅次于金、银和铜，是一种良好的 导电材料。
由于铝的面心立方晶格结构而富于延展性，具有 优良的加工性。其机械强度良好。
电容器：由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成,
主要原理充、放电。
金属极板
金属极板
电介 质
电极：是电容器的重要组成部分，它在电容器
中起着形成电场，聚集电荷的作用。
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电极材料应满足的性能
① 应具有优良的导电性能，体积电阻率要小； ② 具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性，不易氧化； ③ 应有良好的机械性能。如不易变形、压延性和柔韧
铜合金更加常用。
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铜-铬线：
电话线、输电线、大直径架空线
铜-镍-硅合金线：
导电发条、高抗拉强度架空通讯线和 无轨电车电缆线等。
铜-铍合金线：
轴承、弹簧，无轨电车和地铁电缆， 特别适用于高湿场合。其缺点是铍的价格高。
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2.1.3 铝及铝合金
铝是仅次于铜电导率的金属； 相对密度为铜的1/3； 铝的储量比较丰富。 近年来内由于铜产量的不足而作为铜的代替品被广泛应用。