ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.06.2024
Просмотров: 146
Скачиваний: 0
ствием рентгеновских лучей. Ею покрывают экраны рептгеноаппаратов.
Из всего потребления платины в медицину идет 7,6%, а палладия 15%; доля родия, рутения и осмия значитель
но ниже — 1,2%. |
|
|
|
ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ |
|||
В |
первой половине |
X I X в. |
русский академик Б . С. |
Якоби |
для улучшения |
работы |
телеграфного устройства |
предложил контрбатарею с платиновыми электродами.
Контакт — непременная часть |
электрической цени. Д л я |
|
того чтобы |
ток в цепи не прервался, поверхность контак |
|
та должна |
быть свободной от |
окислов. Максимальный |
срок службы контакта обеспечивается в тех случаях, ког
да он |
изготовлен из материала |
с малой окисляемостыо |
при |
высоких температурах и |
достаточной прочностью. |
П р и слабых токах это играет особо важную роль; контакт ное сопротивление должно быть ничтожно малым, не должно т а к ж е возникать паразитных токов. Этому усло вию лучше всего отвечают металлы платиновой группы.
П р и разрыве электрической цепи |
возникает |
мгновенно |
|||
высокая |
температура, |
и материал |
контакта при |
этом |
не |
должен |
оплавляться. |
Температура |
плавления платины |
и |
ееспутников достаточно высока.
Пр и больших силах тока может возникнуть искровой разряд, вызывающий эрозию металла — перенос его с од ного контакта на другой. Вследствие этого контакты мо гут привариться друг к другу и нарушить всю работу эле ктрической установки, а иногда и вызвать аварию. В ме талл платиновых и палладиевых контактов для предуп реждения подобных случаев вводят медь и никель. К подобному легированию благородных металлов приходит
ся подходить |
очень осторожно, |
ибо, с н и ж а я эрозию |
кон |
||
тактов, тем |
самым повышают |
и |
окисляемость |
их, |
что |
опять может |
нарушить нормальную |
работу. К а к |
то, так и |
другое сокращает срок службы контактов за счет безвозв ратных потерь металла. В мощных контактах не исключе на возможность возникновения электрической дуги, и по тому материал их должен быть особо тугоплавким и из носостойким. Л у ч ш е й добавкой к платине и палладию является иридий. Самым надежным считается сплав из
11* |
155 |
75% платины и 25% |
иридия, но |
случается, |
что содержа |
|
ние последнего доводят до 30—40%. Иногда |
в таких |
спла |
||
вах иридий частично |
заменяется |
наиболее |
тугоплавким |
|
металлом — вольфрамом. Платина |
также во |
многих |
слу |
чаях заменяется более дешевым палладием, но тогда соот ветственно в сплав добавляется большее количество ири дия, как наиболее тугоплавкого и износостойкого металла. Особенно важно присутствие иридия в контактах, рабо тающих на разрыв. Условия эксплуатации контактов мо
гут быть |
самыми |
различными. В |
наиболее |
жестких |
ис |
пользуются опять ж е сплавы платины с иридием или |
(как |
||||
замена) |
платины |
с рутением. В |
современной |
технике |
те |
леграф и телефон, магнето автомобильных моторов и ави ационных двигателей, электрические схемы сложных про изводственных установок — все это требует платиновых металлов.
Много написано о том, в каких муках рождалась эле ктрическая лампочка. Первым удачным опытом была угольная нить. Прежде чем придти к этому, А. Н. Лоды
гин |
перепробовал нити |
из самых различных металлов. |
||||
Больше всего надежды было на платиновую |
нить, |
но и |
||||
она |
через короткое время |
сгорала. К а к известно, за созда |
||||
ние |
лампочки |
с угольной |
нитью Лодыгин |
был |
награжден |
|
Ломоносовской |
премией, |
но финансовой |
поддержки |
для |
завершения работ по массовому производству таких эле ктроламп он не получил, и в результате, как писали газе ты, мир был осчастливлен лампочкой Эдисона. С электри чеством газ начал бороться еще до изобретения электри ческой лампочки. Объектом его нападок была «электри ческая свеча» П. Н . Яблочкова, триумфально прошедшая 100 лет тому назад по всему миру. Замечательную услугу владельцам газовых заводов оказал тогда немецкий уче ный Ауэр фон Вельсбах. Сконструированный им колпа чок, пропитанный ториевыми солями, давал яркий ров ный свет при накаливании пламенем газа. Сила света увеличилась в несколько раз, а потребление газа в шесть раз уменьшилось. Такое замечательное открытие дало га зу неоспоримое преимущество перед электричеством. Угольные лампочки такой конкуренции выдержать не могли. Газовые компании торжествовали, а электриче ские вели лихорадочные поиски способов удешевления
своего света. |
К а к н и странно, из |
создавшегося тупика |
их |
вывел тот ж е |
Ауэр фон Вельсбах. |
Он предложил им |
но- |
156
вый источник |
света — электрическую |
лампочку с нитью |
||
из осмия, которая потребовала |
в три |
раза меньше |
энер |
|
гии, чем угольная, и давала более приятный, ровный |
свет. |
|||
Теперь у ж е |
газовые компании |
вынуждены были |
обра |
титься к поискам способов удешевления своего света. Борьба продолжалась еще долго с неременным успехом. Б ы л и нити из тантала, из сплава осмия с вольфрамом — осрама, пока, наконец, завершающий удар не нанес пер вый изобретатель лампочки Лодыгин. Предложенная им нить из вольфрама и до сего времени сияет в лампочках всего мира. Осмий сыграл свою роль в деле электриче ского освещения, но соперничать с вольфрамом он был не в состоянии не только потому, что он гораздо более дефи
цитен. Из всех металлов вольфрам самый |
тугоплавкий. |
|
Его можно нагреть до температуры в |
три с лишним тыся |
|
чи градусов, а чем выше нагрев, тем |
больше |
светоотдача. |
Потому именно первоначально лампочки с вольфрамовой нитью носили название «экономических». Осмий ж е пе решел на службу к газовым компаниям: из него стали из готовлять сетки газокалильных лампочек. Применение платины в осветительных лампочках, как у ж е говорилось, было недолговременным — сплав платинит окончательно вытеснил платиновые металлы из этой сферы. Но есть другие «лампы», в которых не обойтись без металлов пла тиновой группы: рентгеновские трубки, некоторые виды радиоламп, многие физические приборы.
Золото и платина — благородные металлы, в |
которых |
||
с точки зрения интересов |
электротехники |
есть |
сущест |
венное различие. Золото хорошо проводит |
электрический |
||
ток, немного х у ж е серебра |
и меди, тогда к а к сопротивле |
ние платины почти в семь раз выше . Это различие силь но увеличивается с нагревом. С повышением температу ры электросопротивление платины очень быстро возрас тает. Это свойство не только платины, но и ее спутников. Его использовали при изготовлении обмоток высокотем
пературных |
лабораторных |
электрических |
нагревателей. |
||||
Т а к с помощью обмотки |
из |
родиевой ленты достигают |
|||||
температуры |
в |
1800° С. Такую |
ж е |
степень |
нагрева |
полу |
|
чают, п р и м е н я я |
обмотку из сплава |
платины |
с 30% |
родия. |
Родий не дешевле платины, но в данном случае преследу ются в основном не цели экономии, а л у ч ш а я обрабатыва емость, ибо у чистого родия она довольно затруднительна. Печи с обмоткой из сплавов платиновых металлов не
157
только ne дают высокого |
нагрева, |
по |
п отличаются дли |
||
тельностью службы. |
|
|
|
|
|
Электрические |
сопротивления |
пз |
платиновых |
метал |
|
лов необходимы |
н для |
приборов |
прецизионных |
(особо |
точных) и автоматически управляемых. В обмотке по
тенциометров, как |
называются такие сопротивления, |
н у ж н ы материалы |
с низким температурным коэффициен |
том электросопротивления, стабильностью ого, коррозион
ной |
устойчивостью, |
сопротивлением износу |
и |
|
другими |
|||||
качествами, которые требуются от материала |
контактов, |
|||||||||
ибо потенциометры |
и |
являются |
скользящими |
контакта |
||||||
ми. Проволока 'обмотки потенциометров имеет |
|
сечение |
||||||||
всего |
0,03—0,05 мм. |
Вытягивается |
она из |
сплава |
палла |
|||||
дия с серебром или медью, платины с иридием |
и |
некото |
||||||||
рых |
других. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
металлургической, |
химической, |
энергетической |
|||||||
и других отраслях |
промышленности |
необходим |
постоян |
|||||||
ный теплотехнический |
контроль. Замер температуры осу |
|||||||||
ществляется термопарами. Это |
несложное |
устройство, |
||||||||
представляющее собой |
два |
прутка |
металла, |
соединенные |
спаем, окруженные оболочкой и подключенные к милли вольтметру. Металлы разнородные, почему при нагреве их спая в цепи возникает слабый электрический ток, нап ряжение которого тем выше, чем выше температура. Од на из первых термопар сконструирована известным фран цузским ученым Л е Шателье. Ею широко пользуются и в настоящее время. Термоэлектроды ее состоят из платины и платинородиевого сплава, в котором родия 10%. Эта
конструкция работает |
вполне |
устойчиво длительное |
вре |
|||||||||||
м я при измерении температур |
до 1300° С. |
Кратковремен |
||||||||||||
но она может |
работать |
и при |
1600° С. Техника |
измерения |
||||||||||
температур |
перепробовала |
(и |
внимательно |
изучила) |
тер |
|||||||||
мопары с различными электродами. Было |
установлено, |
|||||||||||||
например, |
что |
несколько |
видоизмененная |
термопара Л е |
||||||||||
Шателье, |
в которой |
взяты |
электроды из |
сплавов |
платины |
|||||||||
с родием |
( 1 % |
и |
13% |
соответственно), |
устойчиво |
работа |
||||||||
ет до нагрева |
в |
1450° С. Д л я измерения |
температур |
тако |
||||||||||
го ж е порядка |
была |
в |
свое |
время сконструирована термо |
||||||||||
пара с электродами из платины и платинорениевого |
спла |
|||||||||||||
ва ( 8 % ) , но выяснилось, что ей присущ |
существенный |
|||||||||||||
недостаток: |
рений |
испарялся, |
сплав |
кристаллизовался |
||||||||||
и приобретал хрупкость. Л у ч ш е |
себя показала |
термопара, |
||||||||||||
когда во |
втором |
термоэлектроде |
уменьшили |
содерясание |
158
реиия до 4,5% п добавили 5% родия. Если нагрев огра ничен температурой 1200° С, то вполне применима более дешевая термопара с электродами из платины с 10% ро дия и сплава 60% золота с 40%) палладия. Все более ощу щается нужда в измерении высоких температур, для ко торых вышеназванные термопары непригодны. В Ф Р Г большое распространение получила сейчас термопара с
электродами из |
платииородиевого |
сплава (с 30 и |
6% |
пла |
|||
тины |
и |
родия |
соответственно). В |
Великобритании |
пред |
||
почитают |
термопары с электродами из |
тех |
же |
спла |
|||
вов, |
но с другими соотношениями |
платины |
и родия: |
пла |
тина с 20% родпя и платина с 5% родия или ж е платина с. 40% родия и платина с 20% родия. К а к немецкие, так и английские термопары рассчитаны на измерение темпе
ратур до |
1800° С. Институт |
металлургии |
А Н |
СССР скон |
|||||
струировал термопару |
широкого |
диапазона |
температур. |
||||||
Один электрод ее изготовлен из |
родия, |
а |
другой — из |
||||||
платины |
с 20% |
родпя. Ошибка в |
показаниях |
такой |
тер |
||||
мопары, |
работающей |
при |
температуре |
порядка |
1550° С |
||||
в течение |
1000 |
ч, не |
превышает |
0,8%. |
Она |
может |
ра |
||
ботать и при 1800° С, но время ее |
эксплуатации |
в |
этом |
случае ограничивается 100 ч; ошибка ж е показаний при
соблюдении этого правила не превышает |
0,6%. К а к вид |
но из этого краткого, далеко не полного |
перечня, плати |
новым металлам принадлежит в а ж н е й ш а я роль в тепло техническом контроле. Металлы эти дороги, но стоимость их ничтожна по сравнению с производственными затра тами, а помощь в правильном ведении технологического процесса, снижении брака и повышении качества продук ции — неоценима.
Д л я |
измерения |
температур |
порядка |
2000—2300° С |
||||||
сконструирована |
термопара |
с |
электродами |
из |
иридия |
и |
||||
сплава его с рутением (10%) |
или иридия и |
иридиеродие- |
||||||||
вого сплава (последнего 6 0 % ) . |
В |
технике |
они |
пока |
не |
|||||
н а ш л и |
широкого |
применения |
из-за |
высокой |
стоимости |
|||||
и малой |
прочности. |
Обработка |
таких |
сплавов |
довольно |
затруднительна. Однако ими пользуются в научных экс периментах.
Приборов теплотехнического контроля существует
много; термопара — только частный случай их. |
Платино |
||||
вые металлы в |
большинстве |
случаев в |
таких |
приборах |
|
выполняют наиболее ответственную роль. Совсем |
недав |
||||
но в Институте |
металлургии |
А Н СССР |
получили |
сплав |
159