Проволока алюмель НМцАК 2-2-1

Алюмель НМцАК 2-2-1 — никелевый термоэлектродный сплав, легированный алюминием, марганцем, кремнием и кобальтом. Основное назначение — отрицательный термоэлектрод в термопарах типа ХА (международное обозначение тип K по IEC 60584) и компенсационные провода для удлинения термоэлектродов без введения дополнительной погрешности. Выпускается в виде проволоки и ленты.

Химический состав алюмеля НМцАК 2-2-1 по ГОСТ 492

Состав сплава регламентируется ГОСТ 492-2006 (ранее ГОСТ 492-73). Маркировка НМцАК отражает легирующие компоненты: Н — никель (основа), Мц — марганец, А — алюминий, К — кобальт. Цифры 2-2-1 задают номинальное содержание марганца, алюминия и кобальта в процентах. Сплав магнитен.

Элемент	Содержание, % мас.	Примечание
Никель + кобальт	основа (~93–96)	кобальт нормируется в составе никелевой основы
Алюминий (Al)	1,60–2,40
Марганец (Mn)	1,80–2,70
Кремний (Si)	0,85–1,50
Кобальт (Co)	до 1,2
Прочие примеси	≤ 0,70	суммарно

Марганец существенно повышает удельное электрическое сопротивление сплава, не изменяя его температурного коэффициента, и делает т.э.д.с. при всех температурах более положительной. Это улучшает стабильность и воспроизводимость термоэлектрических характеристик по сравнению с двойными никель-алюминиевыми сплавами без марганца. Кремний повышает окалиностойкость и снижает чувствительность к сере при высоких температурах — подробнее в разделе об ограничениях эксплуатации.

Физические и электрические свойства

Характеристика	Значение
Плотность	8,5–8,6 г/см³
Температура плавления	~1400 °С
Удельное электрическое сопротивление (20 °С)	~0,29–0,32 мкОм·м
Теплопроводность	~30 Вт/(м·К)
Коэффициент линейного расширения (20–100 °С)	~12–13,5 × 10⁻⁶ °C⁻¹
Точка Кюри	~152 °С
Магнитные свойства	Магнитен

Термоэлектрические характеристики: роль в термопарах ХА(K)

В паре хромель–алюмель сплав НМцАК 2-2-1 является отрицательным электродом: в паре с платиной он развивает отрицательную термоэлектродвижущую силу. Положительный электрод — хромель марки НХ9,5.

Термопара ХА(K) обладает высокой и практически линейной т.э.д.с. в диапазоне от −200 до +1000 °С при длительной эксплуатации. Кратковременно допускается применение до +1300 °С. Это один из наиболее распространённых типов термопар в промышленности. Номинальная статическая характеристика (НСХ) термопары ХА регламентируется ГОСТ Р 8.585.

Алюмель по значениям т.э.д.с. делится на классы; каждый класс применяется в паре с хромелем соответствующего класса. Смешение классов при сборке термопары недопустимо — это приводит к систематической метрологической погрешности. Класс алюмели указывается в сопроводительном сертификате.

Алюмель, как и хромель, относится к резистивным сплавам с высоким удельным электрическим сопротивлением. Это принципиально для термопарных цепей: высокое сопротивление электрода снижает шунтирующее влияние утечек и обеспечивает стабильность показаний при длинных удлинительных линиях.

Применение проволоки и ленты алюмель НМцАК 2-2-1

Термоэлектрические преобразователи (термопары ХА, тип K). Основная область применения. Рабочий диапазон −200…+1000 °С. Используются в энергетике, металлургии, нефтехимии, машиностроении, автомобильной и авиационной промышленности — везде, где требуется надёжное измерение температуры в окислительной или нейтральной среде.

Компенсационные провода. Для удлинения термоэлектродов без внесения дополнительной погрешности провода удлинения изготавливают из тех же сплавов, что и сами электроды. Алюмелевый компенсационный провод применяется в паре с хромелевым.

Датчики с лентой алюмели. Уплощённые ленточные электроды снижают тепловую инерцию чувствительного элемента — это критично в задачах скоростного измерения температуры и при создании датчиков уменьшенных габаритов, в том числе для авиационных и автомобильных применений.

Ограничения эксплуатации и чувствительность к среде

Рекомендуемая рабочая среда — окислительная. Алюмель окалиностоек в воздушной и окислительной атмосфере, однако ряд сред требует специальных мер защиты.

Сернистые газы (H₂S, SO₂). При повышенных температурах сера диффундирует по границам зёрен никелевого сплава и вызывает охрупчивание и ускоренную коррозию. Для снижения этого эффекта при выплавке сплава допускается смещение содержания кремния к верхней границе нормы (до ~1,5 %) с одновременным снижением алюминия к нижней границе — кремний формирует защитный оксидный барьер на поверхности зёрен. Эксплуатация термопар ХА в серосодержащей среде без надлежащих защитных оболочек недопустима.

Восстановительная и вакуумная среда. Применение без защитных чехлов в восстановительной атмосфере (водород, CO, смеси) нежелательно — нарушается стабильность т.э.д.с. В вакуумных установках рекомендуется применять термопары в металлокерамических оболочках или выбирать альтернативный тип первичного преобразователя.

Магнитные свойства. Точка Кюри алюмеля ~152 °С. Ниже этой температуры сплав ферромагнитен, что вносит нелинейность в характеристику т.э.д.с. При измерениях в низкотемпературном диапазоне (в том числе ниже 0 °С) поправки на нелинейность должны учитываться, пары — поверяться в рабочем диапазоне.

Нормативная база и сортамент поставки

Химический состав нормируется ГОСТ 492-2006. Проволока термоэлектродная выпускается по ГОСТ 1790-2016 (заменил ГОСТ 1790-77): диаметры от 0,30 до 5,00 мм, мягкое (отожжённое) состояние, поставка на катушках или в мотках. Диаметры менее 0,30 мм (в том числе 0,20 мм) и нестандартные размеры выпускаются по ТУ. Лента алюмели поставляется по ТУ, типоразмеры согласовываются при оформлении заявки.

На каждую партию оформляется сертификат с указанием химического состава, класса т.э.д.с. и механических свойств. Проволока может поставляться в скомплектованных парах хромель + алюмель одного класса или отдельно по маркам.