BMn43-0.5(旧牌号为 康铜)是一种非常重要的精密电阻合金和热偶合金。它属于锰白铜(铜-锰-镍合金)家族,以其极其优异的电学特性而闻名。
以下是其详细特性分析:
电阻率高,温度系数极低:这是其最突出的特点,使其成为制造标准电阻器、精密仪表的理想材料。
对铜热电势小:与铜导线配对时产生的热电动势很小,减少了测温误差。
良好的机械性能和加工性:可通过冷热加工成形,强度优于纯铜。
耐蚀性较好:在一般大气和海洋环境中耐腐蚀性良好。
长期稳定性好:电阻值随时间变化极小。
锰 (Mn):~43% (核心合金元素,提供高电阻和调节温度系数)
镍 (Ni):~0.5% (辅助合金化,提高耐蚀性和热稳定性)
铜 (Cu):余量
杂质含量控制非常严格。
密度:约 8.9 g/cm³
电阻率 (20°C):约 0.48 - 0.50 μΩ·m(非常高,是纯铜的约28倍)
电阻温度系数 (TCR):极低,通常在 ±20 × 10⁻⁶ /°C 范围内,甚至可控制在更小的区间。这是它作为“恒电阻材料”的关键。
对铜热电势:非常小,< 1 μV/°C(在0-100°C范围内)。这是它成为与铜配对使用的精密测量元件的另一关键。
抗拉强度:退火态约 400-500 MPa;硬态可达 700 MPa 以上。
伸长率:退火态 > 30%,具有良好的塑性。
熔点:约 1220°C
高而稳定的电阻率:其电阻值在很宽的温度范围内(-50°C 至 +100°C)变化极小。
低且可调的TCR:通过精确控制化学成分和热处理工艺,可以将其电阻温度系数调整到接近于零。这是普通铜、锰铜等材料无法比拟的。
热导率:较低,约为纯铜的1/20。
线膨胀系数:与铜接近,约 18 × 10⁻⁶ /°C。
冷、热加工性能良好:可以顺利地进行轧制、拉拔、锻造。
热处理敏感:最终的电阻和TCR性能需要通过精密的退火工艺来稳定化处理。冷加工后必须进行适当的退火以消除内应力,获得稳定、低TCR的最终状态。
在大气、淡水、海水及蒸汽中的耐蚀性优于普通铜和大部分铜合金,接近白铜(铜镍合金)的水平。但在氨、酸性环境及硫化物中耐蚀性会下降。
基于以上特性,BMn43-0.5主要用于对电阻稳定性、精度和低温度敏感性要求极高的场合:
标准电阻器与精密电阻元件:如标准电阻箱、分流器、高精度采样电阻等。
精密测量仪器仪表:用于制作仪表的精密线绕电阻、电位器绕组等。
热电偶补偿导线:利用其“对铜热电势小”的特性,作为铜-康铜热电偶的负极(T型热电偶的负极),或在精密测量电路中作为铜导线的延伸,以消除冷端误差。
应变计基底材料:因其低TCR,可用于制造自补偿应变计。
与BMn40-1.5(俗称“锰铜”)的区别:
BMn40-1.5的锰含量较低(~40%),镍含量较高(~1.5%)。
BMn40-1.5的电阻率稍低(~0.47 μΩ·m),TCR也较低,但对铜热电势比BMn43-0.5大一个数量级(约40 μV/°C)。
因此,BMn40-1.5主要用于高精度、低TCR的电阻元件(如电阻应变计),但不适合做与铜配对的补偿导线。而BMn43-0.5两者兼顾。
与镍铬基精密电阻合金(如卡玛合金、伊文合金)的区别:
镍铬合金电阻率更高(~1.3 μΩ·m),抗氧化和耐高温性能更好,但对铜热电势很大。
BMn43-0.5的优势在于其极低的对铜热电势和相对更易加工的特性。
总结来说,BMn43-0.5(康铜)是一种综合了极低电阻温度系数、高电阻率和极小对铜热电势的独特合金。 它在需要将电参量作为精密基准或进行精密测量的领域,尤其是需要直接与铜导线系统连接的场合,具有不可替代的地位。