Aus dem Facharchiv: Lernen & Können
Werkstoffkunde – Widerstandswerkstoffe (7)
In den letzten Folgen dieser Serie bildeten die „guten“ Leiterwerkstoffe wie Kupfer und Aluminium sowie deren Legierungen mit anderen Metallen den Schwerpunkt der Betrachtungen. Aus elektrotechnischer Sicht bietet sich nun an, Werkstoffe mit weniger gutem Leitverhalten zu betrachten – Widerstandswerkstoffe.
Die Bezeichnung Nickelin gilt für zwei unterschiedliche Materialien:
- Mineral: Nickelin, auch unter den veralteten bergmännischen Bezeichnungen Kupfernickel oder Rotnickelkies bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral.
- Legierung: Für industrietaugliche Widerstandsdrähte wird unter den ersten Legierungen „Nickelin“ genannt. Als Nickelin wird eine Kupfer-Legierung mit einem Anteil von 30 % Nickel und 3 % Mangan bezeichnet. Die technische Kurzbezeichnung lautet CuNi30Mn. Aufgrund seiner besonderen Korrosions- und Zunderbeständigkeit, einem relativ niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand sowie einem niedrigen Temperaturkoeffizienten wird Nickelin überwiegend im Bereich der Elektrotechnik verwendet, wo es in Form von Drähten, Bändern und Blechen zu Widerständen aller Art und als Heizleiterlegierung zu Wärmekabeln bzw. Heizdrähten verarbeitet wird.
Nickel-Chrom-Legierungen und andere
„Chromin“ findet sich bereits seit dem Jahre 1955 in der Literatur, als nicht genormte Legierung „zur Herstellung elektrischer Heizwiderstände“. Sie enthält 83–84 % Nickel und den Rest Chrom.
Eng verwandt sind „Chromel A“ und „Chromel B“. „Chromel C“ ist dagegen eine Dreistofflegierung mit 25 % Eisen, nur 11 % Chrom und den Restbestandteil Nickel. Alle werden für Heizwiderstände eingesetzt.
„Chromel P“ weicht ab, es enthält nur 10 % Chrom und den Rest Nickel. Zusammen mit „Alumel“-Draht wirkt es als Thermoelementpaar für Temperaturmessung bei Schmelzen aus Aluminium- und Kupferlegierungen bis maximal 1 100 °C (kurzzeitig 1 300 °C).
Alumel ist eine magnetische Nickelbasislegierung bestehend aus 90,7 % Nickel, 3,1 % Mangan, 4,2 % Aluminium und 2,0 % Silizium. Alumel und Chromel sind registrierte Marken.
Wolfram ist fast das einzige Metall, das unlegiert eingesetzt wird. Reinen Wolframdraht findet man z. B. in der Funktechnik, er wird dort u. a. zum Erhitzen der Kathoden in Röhren verwendet. Im Übrigen lässt sich Wolfram mit keinem anderen Metall legieren, da es einen so hohen Schmelzpunkt (δSchm = 3422 °C) hat, bei dem andere Metalle bereits verdampfen.
Schichtwiderstände
Während die Drahtwiderstände vornehmlich als Leistungswiderstände eingesetzt werden, ist diese Widerstandsart im Bereich kleiner Leistungen wie z. B. in der Elektronik eher unüblich. Hier werden oft keramische und so genannte Schichtwiderstände eingesetzt:
- Kohleschichtwiderstand,
- Metallschichtwiderstand,
- Metalloxid-Schichtwiderstand,
- Cermet- (auch Dickschicht-)Widerstand,
- Fotowiderstand (kurz LDR, lichtabhängiger Widerstand, zum Beispiel aus einer Cadmiumsulfid-Schicht).