Палладии: порядковый номер 46, атомный вес 106,7. Тип кристаллической решетки — гранецентрированный куб (см. табл. 6-1). Палладий относится к восьмой группе элементов и находится в пятом длинном периоде периодической системы Менделеева. Он является одним из шести переходных металлов платиновой группы.
Рис. 6-18. Влияние примесей на удельное электросопротивление палладия.
Свойства палладия даны в приложениях. По удельному весу он почти вдвое легче, чем платина, и близок к серебру. По удельному электросопротивлению и теплопроводности палладий близок к платине, но эти параметры у него значительно отличаются от серебра и золота, как, впрочем, и у всех металлов платиновой группы. Примеси повышают удельное сопротивление и твердость палладия (рис. 6-18 и 6-19).
Твердость и механическая прочность отожженного чистого палладия того же порядка, что у платины, серебра и золота, и могут быть путем наклепа повышены примерно вдвое.
Рис. 6-19. Влияние примесей на твердость (по Бринеллю) палладия.
Температуры плавления и кипения у палладия несколько ниже, чем у платины, но значительно выше, чем у серебра и золота. Вообще палладий по ряду свойств близко соответствует платине. Заметная разница имеется только в температурах плавления и кипения, а также в летучести, которая для платины составляет 40, а для палладия 100 относительных единиц. В отношении окисления в воздухе палладий менее стоек, чем платина, так как он тускнеет выше 350°С, хотя окислы его нестойки и разлагаются при более высоких температурах. Палладий стоек к образованию сульфидных пленок, не растворяется в значительных количествах водорода, а также способен науглероживаться. Поэтому отжиг палладия в углеродистой атмосферах не применяется. Параметры дуги у палладия недостаточно точно установлены, но они, видимо, заметно ниже, чем у платины, Палладий имеет сравнительно с платиной и серебром очень небольшой ток приваривания, но значительно меньший коэффициент эрозии при дуге размыкания. Склонность к ледообразованию у него также меньше, чем у платины.
Некоторые из указанных недостатков несколько снижают ценность палладия как материала для контактов по сравнению с платиной; тем не менее палладии вследствие меньшей стоимости нашел довольно широкое применение в качестве замени геля платины для контактов.
Сплавы палладия группы «а» образуют непрерывный ряд твердых растворов. Для контактов применяются сплавы Pel—Ag, Pd—Au, Pd—Ir, Pd—Cu, Pd—Ni.
Первые две системы нами рассмотрены ранее.
Сплавы палладия с иридием были разработаны недавно, по уже нашли довольно широкое применение и гост пропаны (ГОСТ 8395-57). Система образует непрерывный ряд твердых растворов [Л. 6-3].
На рис. 6-20 представлена диаграмма состояния по данным Рауба. Установлено, что до 20% 1г температуры солидуса почти не отличаются от температуры плавления палладия.
Иридий сильно повышает твердость и механическую прочность сплавов, а также удельное электросопротивление, понижая его температурный коэффициент. Сплавы, (содержащие более 20% 1г, обрабатываются с трудом. Коррозионная стойкость сплавов выше, чем у чистого палладия.
Для контактов применяются сплавы с 10 и 18% 1г.
По сравнению с платино-иридневыми сплавами с 10 и 20% 1г, заменителями которых являются палладиево- иридиевые сплавы, последние несколько менее тугоплавки, чем первые, а в отношении удельного электросопротивления и твердости они практически одинаковы. Существенная разница заключается в плотности и стоимости.
По данным З. С. Кирилловой [Л. 6-4] весовая эрозия палладиево-иридиевых сплавов в омической цепи притворяет в значительных количествах водород, а также способен науглероживаться.
Рис. 6 20. Диаграмма состояний и свойства сплавов палладий—иридий (Рауб, Рудницкий).
1 — удельное сопротивление; 2 — температурный коэффициент; 3 — твердость по Бринеллю; 4 — предел прочности при растяжении; 5 — удлинение.
Поэтому отжиг палладия в водородной и углеродистой атмосферах не применяется. Параметры дуги у палладия недостаточно точно установлены, но они, видимо, заметно ниже, чем у платины. Палладий имеет сравнительно с платиной п серебром очень небольшой ток приваривания, но значительно меньший коэффициент эрозии при луге размыкания. Склонность к пенообразованию у него также меньше, чем у платины.
Некоторые из указанных недостатков несколько снижают ценность палладия как материала для контактов по сравнению с платиной; тем не менее палладий вследствие меньшей стоимости нашел довольно широкое применение в качестве заменителя платины для контактов.
Сплавы палладия группы «а» образуют непрерывный ряд твердых растворов. Для контактов применяются сплавы Pd—Ag, Pd—Аu, Pd—Ir, Pd—Cu, Pd—Ni.
Первые две системы нами рассмотрены ранее.
Сплавы палладия с иридием были разработаны недавно, но уже нашли довольно широкое применение и тестированы (ГОСТ 8395-57). Система образует непрерывный ряд твердых растворов, но диаграмма состояния се изучена лишь частично [Л, 6-3].
На рис. 6-20 представлена диаграмма состояния по данным Рауба. Установлено, что до 20% 1г температуры солидуса почти не отличаются от температуры плавления палладия.
Иридий сильно повышает твердость и механическую прочность сплавов, а также удельное электросопротивление, понижая его температурный коэффициент. Сплавы, содержащие более 20% 1г, обрабатываются с трудом. Коррозионная стойкость сплавов выше, чем у чистого палладия.
Для контактов применяются сплавы с 10 и 18% 1г.
По сравнению с платино-иридиевыми сплавами с 10 и 20% 1г, заменителями которых являются палладиево-иридиевые сплавы, последние несколько менее тугоплавки, чем первые, а в отношении удельного электросопротивления и твердости они практически одинаковы. Существенная разница заключается в плотности и стоимости.
Рис. 6-20. Диаграмма состояний и свойства сплавов палладий—иридий (Рауб, Рудницкий).
1 — удельное сопротивление; 2 — температурный коэффициент; 3 — твердость по Бринеллю; 4 — предел прочности при растяжении; 5 — удлинение.
По данным З. С. Кирилловой [Л. 6-4] весовая эрозия палладиево-иридиевых сплавов в омической цепи при постоянном токе I 12 а в индуктивной цепи при 80 мгн и токе 2—6 а в емкостной цепи при 12 мкф оказалась более чем в 2 раза меньшей, чем у платипю-иридиевого сплава с 10% 1г.
Для характеристики износа контактов более существенны объемные, а не весовые потери материала. Если принять во внимание, что плотность у платино-иридиевого сплава в 1,6—1,7 раза больше, чем у палладиево-иридиевых, то разница в объемной эрозии окажется не так велика, хотя останется заметной. Палладиево-иридиевые сплавы дешевле платино-иридиевых.
По данным автора относительная стоимость единицы объема сплавов составляет:
Сплавы Pd—Ir предназначаются для прецизионных разрывных контактов, а также для пластин скользящих контактов.
Сплавы Pd—Сu образуют непрерывный ряд твердых растворов. При медленном охлаждении у сплавов с 49,8 и 74,86% (40 и 85% атом.) Си происходит упорядочение кристаллической решетки, вызывающее значительный рост твердости и падение удельного электросопротивления. В закаленном состоянии свойства сплавов меняются по плавным кривым, характерным для непрерывного ряда твердых растворов (рис. 6-21).
Для контактов применяются сплавы с содержанием меди до 40%. Наиболее известен сплав с 40% Си. Этот сплав отличается ограниченной свариваемостью и малым мостиковым переносом, по образует окисные пленки. Сплав подвержен упорядочению, причем удельное сопротивление его сильно понижается. После отжига и закалки р сплава равно 35 мком-см, а (после отжига) — 0,32-10-3 1/град. После упорядочения при 300° С р упало до 3,5 мком-см, а а поднялось до 2,24-10-3 1/град.
Было установлено, что перенос при 5 а, 6 в в омической цепи постоянного тока на контактах из этого сплава в упорядоченном путем отжига при 550° С состоянии был значительно меньше, чем в неупорядоченном, полученном после отжига при 800° С.
Рис. 6-21. Диаграмма состояний и свойства сплавов палладий—медь (Рудницкий).
О причинах уменьшения тонкого переноса при упорядочении сплавов было сказано в гл. 2 (§ 2-4) о мостиковой эрозии.
Прочие сплавы палладия с медью, приведенные в приложении II, по общим физическим свойствам мало отличаются друг от друга. Контактные характеристики их неизвестны. Все сплавы после закалки выше температуры упорядочения легко обрабатываются. Из сплавов палладия с никелем известен только сплав c 5% Ni. По сравнению с чистым палладием сплав имеет несколько меньшую электропроводность. Контактные характеристики его неизвестны.
Из сплавов группы «б», образующих ограниченную область твердых растворов, отметим сплав палладия с 9,5% Ru. Эта система, состоящая из компонентов с разными кристаллическими решетками, не может образовать непрерывный ряд твердых растворов. Диаграмма состояния этой системы не изучена. Рутений сильно повышает твердость палладия, которая у отожженного сплава с 15% Ru достигает 238 кГ/мм2. Сплавы, содержащие более 15% Ru, трудно обрабатываются. Рутений повышает коррозионную стойкость палладия.
Контактные свойства сплавов неизвестны. Среди тройных сплавов палладия как контактные известны Pd—Ru—Rh (95/4/1) и Pd—Ag—Со (60/35/5). Диаграммы состояния этих сплавов не изучены, но, вероятно, данные составы относятся к ограниченной области твердых растворов. Тройной сплав Палладия, рутения и родия несколько тверже двойного сплава палладий—рутений. Более подробные характеристики его неизвестны. Сплав палладия, серебра и кобальта имеет применение в ряде устройств и стандартизован под маркой ПдСрК35-5. Кобальт упрочняет сплав палладия с 40% серебра, в котором 5% серебра заменено кобальтом. По твердости и механической прочности сплав близок к сплаву палладий — иридий с 18% 1г. В отношении эрозии тройной сплав мало отличается от двойного сплава палладия с 40% Pd. Удельное сопротивление его близко к таковому у сплава палладий — серебро с 40% Pd.
