第1章 常用電工材料的應用參數

1.1 常用導電材剿

1.1.1 常用金屬導電材料

1.金屬導電材料的分類

常用的金屬導電材料可分為金屬元素、合金（銅合金、鋁合金等）、復合金屬和不以導電為主要功能的其他特殊功能的導電材料4類，見表1-1。

表1-1 常用的金屬導電材料的分類

（續）

友情提示

特殊功能導電村料是指不以導電為主要功能,而在電熱、電磁、電光、電化學效應方面具有良好性能的導體村料。它們廣泛應用在電工儀表、熱工儀表、電器、電子及自動化裝置的技術領域。

2.常用導電金屬材料的主要性能

導電材料大部分是金屬，在金屬中，導電性最佳的是銀，其次是銅，再次是鋁。由于銀的價格比較昂貴，因此只是在一些特殊的場合才使用，最常用的導電金屬材料是銅和鋁。

常用導電金屬材料的主要性能見表1-2。

表1-2 常用導電金屬材料的主要性能

知識窗

金屬導電材料的電特性

金屬導電村料的電特性主要用電阻率來表征。影響電阻率的因素有溫度、雜質含量、冷變形、熱處理等。溫度的影響常以導電村料電阻率的溫度系數來表示。除接近熔點和超低溫以外,在一般溫度范圍,電阻率隨溫度變化呈線性關系,可表示為

p=p_O［1十α（t-t_O）」

式中,p為溫度t時的電阻率；p_O為溫度t_O時的電阻率；t_O為溫度,通常取O℃或2O℃；α為電阻率的溫度系數。

3.銅和鋁

銅和鋁是兩種最常用、且用量最大的電工材料。室內線路以銅材料居多，室外線路以鋁材料為主，它們幾乎各占“半邊天”。銅和鋁的類別、型號及用途見表1-3。

表1-3 銅和鋁的類別、型號及用途

（1）銅

1）銅的導電性能好，在常溫時有足夠的機械強度，具有良好的延展性，便于加工，化學性能穩定，不易氧化和腐蝕，容易焊接。

2）純銅俗稱紫銅，含銅量高。根據材料的軟硬程度，銅分為硬銅和軟銅。

3）銅廣泛應用于制造電動機、變壓器和各種電器的線圈。

（2）鋁

1）鋁的導電系數雖然沒有銅的導電系數大，但它的密度小。同樣長度的兩根線，若要求它們的電阻值一樣，則鋁導線的截面積約是銅導線的1.69倍。

2）鋁資源比較豐富，價格便宜，在銅材緊缺時，鋁材是最好的替代品。

知識窗

影響銅、鋁材料導電性能的主要因素

“雜質”使銅的電阻率上升,磷、鐵、硅等雜質的影響尤其明顯。鐵和硅是鋁的主要雜質,它們使鋁的電阻率增加,塑性、耐蝕性降低,但提高了鋁的抗拉強度。

溫度的升高使銅、鋁的電阻率增加。

環境影響。潮濕、鹽霧、酸與堿蒸氣、被污染的大氣都對導電村料有腐蝕作用。銅的耐蝕性比鋁好,用于特別惡劣環境中的導電村料應采用銅合金村料。

4.金屬導電材料的規格型號

導電材料的型號中一般含有拼音宇母，不同宇母有不同的含義，例如：T－銅、L－鋁、G－鋼、Y－硬、R－軟、Q－漆等。其型號由材質、構造、狀態幾部分組成。

圓形規格的導電材料以標稱截面積（mm²）表示；扁形規格的導電材料以厚a（mm）乘以寬b（mm）表示。

1.1.2 復合型高分子導電材料

1.類型

復合型高分子導電材料，由通用的高分子材料與各種導電性物質通過填充復合、表面復合或層積復合等方式而制得。

復合型高分子導電材料的主要品種有導電塑料、導電橡膠、導電纖維織物、導電涂料、導電膠粘劑以及透明導電薄膜等。

常用的導電填料有炭黑、金屬粉、金屬箔片、金屬纖維、碳纖維等。

2.性能

復合型高分子導電材料的性能與導電填料的種類、用量、粒度和狀態以及它們在高分子材料中的分散狀態有很大的關系。

3.導電橡膠的性能

導電橡膠必須受一定的壓縮力才能良好導電，所以結構設計必須保證合適的壓力且又不過壓。板材最佳高度壓縮量在7℅～15℅；實心圓形、D形最佳高度壓縮量在12℅～3O℅；管狀、P形最佳高度壓縮量在2O℅～6O℅。常用導電橡膠的性能如下：

1）鋁鍍銀導電橡膠：具有優良的屏蔽性能和抗煙霧性能。

2）銅鍍銀導電橡膠：具有最優良的導電特性。

3）玻璃鍍銀導電橡膠：具有最佳的性價比。

4）純銀導電橡膠：具有良好的防霉菌特性。

1.1.3 結構型高分子導電材料

1.類型

結構型高分子導電材料，是指高分子結構本身或經過摻雜之后具有導電功能的高分子材料。

根據電導率的大小，可分為高分子半導體、高分子金屬和高分子超導體。

按照導電機理，可分為電子導電高分子材料和離子導電高分子材料。電子導電高分子材料的結構特點是具有線型或面型大共軛體系，在熱或光的作用下通過共軛π電子的活化而迸行導電，電導率一般在半導體的范圍。采用摻雜技術可使這類材料的導電性能大大提高。如在聚乙炔中摻雜少量碘，電導率可提高12入數量級，成為“高分子金屬”。經摻雜后的聚氮化硫，在超低溫下可轉變成高分子超導體。

2.應用

結構型高分子導電材料用于試制輕質塑料蓄電池、太陽電池、傳感器件、微波吸收材料以及試制半導體器件等。但目前這類材料由于還存在穩定性差（特別是摻雜后的材料在空氣中的氧化穩定性差）以及加工成形性、機械性能方面的問題，尚未迸人實用階段。

1.1.4 電阻材料和電熱材料

1.電阻材料

電阻材料的基本特性是具有高的電阻率和很低的電阻溫度系數，穩定性好。電阻材料主要用于調節元件、電工儀器（如電橋、電位差計、標準電阻）、電位器、傳感元件等。

常用電阻材料有康銅、新康銅、鎳鉻、錳銅、硅錳銅、鎳鉻鋁鐵、鎳錳鉻鉬等。

2.電熱材料

電熱材料是電阻材料之中的一類耐高溫材料，例如鎳鉻鐵合金絲制作電爐絲、電熱管等。電熱材料必須具有高的電阻率，耐高溫，抗氧化性好，電阻溫度系數小，便于加工成型等優點。

常用的電熱材料有鎳鉻合金、鐵鉻鋁合金、高熔點純金屬（鉑、鉬、鉭、鎢）、石墨等。

知識窗

超導材料

超導村料是具有在一定的低溫條件下呈現出電阻等于零以及排斥磁力線的性質的村料。現已發現有28種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導體。

簡單地說,超導村料就是沒有電阻、或電阻極小的導電村料。

超導村料最獨特的性能是電能在輸送過程中幾乎不會損失。近年來,隨著村料科學的發展,超導村料的性能不斷優化,實現超導的臨界溫度越來越高。2O世紀末,科學家合成了在室溫下具有超導性能的復合村料,室溫超導村料的研制成功使超導的實際應用成為可能。