用作电阻材料的金属应具有高的导电性、足够的机械强度、不易氧化、不易腐蚀、容易加工和焊接等特性,还要考虑资源情况。电阻材料对电阻性能影响非常大,一般高端精密电阻器产品使用的电阻材料都是高精密类型,这种精密合金材料可以让生产精密电阻性能更加优越,而且精度高、电阻温漂变化小等等优势。
一、电阻材料的性能需求
铜、铝及其合金是最常用的导电金属,某些特殊场合,也采用贵金属等其他金属。铜是最早广泛应用的电阻材料,具有良好的导电性和力学性能。铝的电导率约为铜的62%,密度为铜的33%。铝的比强度(强度与密度之比),比铜高约30%。电阻相同时,铝截面积为铜截面积的168%,而铝的重量只有铜的54%。
现代科学技术的发展发展要求某些电阻材料不仅具有良好的导电性,且兼有高的强度、硬度和耐热、耐蚀、耐磨等综合特性。因此,不同用途的导电铜合金、铝合金和复合金属导体随之迅速发展。导电合金的导电性能低于相应纯金属,而强度及耐热等性能却显著提高。
通过一定的复合工艺,将两种或两种以上的不同金属制成的复合导体,有许多独特的优点:高强度、高硬度、高弹性,好的耐磨、耐热、耐蚀和导热性,特殊的磁性和热胀系数等。
二、导电金属的电阻
电阻是衡量金属导电能力的重要指标和设计选用导电金属的主要参数。金属的电阻常以电阻率,在交流情况下,导体中产生交变磁场,电流不是均匀地分布在整个导体截面上。愈接近表面,电流密度愈大,这就是集肤效应。为减小集肤效应的影响,可减小单线直径及采用绞线或空心线等结构。频率较高时,表面可镀覆高导电金属银等材料。
三、影响电阻的主要因素
1、电阻温度,金属的电阻随温度升高而增大。一般情况下,电阻与温度呈一定比例关系,当温度达到一定范围之后,电阻性能开始下降,随着温度升高电阻有可能被击穿或者烧毁。
2、合金元素及杂质,合金元素及杂质会导致金属晶格畸变,电阻增加。对基体金属的影响。电阻与元素或杂质的含量及其同基体金属的价电子差数有关。元素或杂质与基体金属的原子半径之差愈大,晶格畸变及电阻增加愈大。元素或杂质在基体金属中形成固溶体时,电阻显著增加;形成两相混合物时,电阻的变化为一直线。
3、电阻冷变形,纯金属由冷变形引起的电阻增加,一般不超过4%,合金稍高。
4、电阻热处理,金属冷变形引起强度和硬度增加,导电性及塑性降低。退火可恢复其性能。退火温度过高或加热时间过长,金属力学性能变坏,但电阻变化不显著。