【应用】五分钟教会你如何在LEONI的优质产品库中选择最合适的加热导体材质

时间： 2018-12-03 来源：LEONI

技术问答

在现代人类的生活当中，越来越多的高新科技是以给人类提供舒适感为目的，而设计出来的，电加热系统就是其中应用极为广泛的一种。在越来越多的电加热产品被开发出来的过程中，到底应该如何选择加热导体，成为了摆在研发人员面前的一道必答课题。接下来本文将以LEONI公司生产的四种合金导体材料，简述各种导体的参数与特性对加热应用的实际意义，读者进行导体材质选型时可作为参考。

图1

首先要说明一下的是，本文讨论的应用范围为大多数的常规应用，即加热应用温度最高不超过500°C，超出此温度范围的属于极特殊应用，这里暂不讨论。LEONI公司产品库中Histral^® H18（镀铜钢，CCS40），Histral^® R15（锡铜合金，CuSn6），Histral^® R51（镍铜合金，CuNi2），Histral^® R54（镍铜合金，CuNi10），这四款材质制成加热导体后，都能使用在500°C的加热应用中，甚至可以达到更高的温度，基本的发热能力全部满足常规应用的要求。

那么，作为加热用导线、导体和电缆类的产品，我们在应用中的选型标准是什么呢？简单来说，就是要求性能良好和可靠性高这两点。

先说性能，发热导体类的产品，何为性能良好？导体发热的原理是，当电流通过一定电阻的导体，就能因其功率消耗而产生热量。由此可以看出，在发热导体中，我们关注的是其电阻特性，而不是常规电缆所关心的电导特性。与电阻相关的最重要参数就是电阻温度系数，大多数的金属导体，包括以上四种，都是具有正的温度系数，即随着温度的上升，其电阻值会随之增加。那电阻值增加是一个好现象吗？不一定！如果应用在有快速加热需求的产品中，这似乎会是一个好现象，但这会导致一个问题，就是发热功率的稳定性不可控，这种情况是不允许出现在与人类生活密切相关的应用中的，只能是低要求的工业用途。为了安全性的考虑，大部分应用还是要求有较低的温度系数，以保证随着温度的上升，其发热功率基本上是均匀的。从图2中，我们可以看出H18镀铜钢材质的温度系数是最高的，相对的R54铜镍合金10的温度系数最低。如果单单从发热功率的稳定性上考虑，这四款材质的优先级为R54，R15，R51，H18（由高到低）。

图2 LEONI Histral^®系列合金的电阻温度系数图

接下来要讲的是，发热类导体产品的第二个重要标准，使用的可靠性。这项性能比较起来就简单一些，参见图3，R15（铜锡合金6）的柔性寿命最佳，H18（镀铜钢40）紧随其后，另外两款就相差较远了。特别提示一下，虽然H18比R15的柔性寿命低了一点点，但是其在硬质条件下能承受的极限拉伸力要略强于R15，所以这两款材质，还是各有优劣的，需要根据实际需求进行判断选型。

图3 LEONI Histral^®系列合金的柔性寿命测试结果图表

当然，作为加热类应用，可能有人已经想到了，还有一个特性也是需要考虑的，那就是加热速度特性。但是，能够影响到这个特性的要素实在太多，举例来说就有导线形状、长短，电源功率，配套产品的导热率等等。这是一个需要整体解决方案的特性，并不适合在导体材质选择时单独考量。不过，作为金属材质，还是有一项特性可以用来作为参考，即导热速率。这四款材质按导热速率由高到低排列为，R51=R54，R15，H18，但并不推荐仅以此为依据的选型。

最后，简单总结一下，在大部分的加热应用中，我们希望导体的电阻温度系数越低越好，同时期望导体的柔性寿命越高越好。LEONI Histral^® R15（锡铜合金，CuSn6）无疑在这两点上都是极为出色的，可较多的在高标准的应用中使用，例如车载的各种加热系统。而Histral^® H18（镀铜钢，CCS40）虽然温度系数略高，但其实也并不是十分夸张的数据，加上其拥有极好的机械可靠性，推荐可用在有机械应力承受需求且防护较好的应用中，例如汽车座椅加热系统。Histral^® R54（镍铜合金，CuNi10）拥有最低的电阻温度系数，因此功率可控度最高，安全性也最佳，适合用在与人体近接触的加热应用中，如车载方向盘加热系统，住宅地暖等。而最后的Histral^® R51（镍铜合金，CuNi2）就显得有些尴尬，特性不突出，较为中庸，但也有其用武之地，可用在要求温度系数略高且导热速度要求快的应用中，例如住宅水管、沟槽加热系统。

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型号- 6620-F,180 E,8770,260 T W,2512-F,7130-D,9020-B,5820-B,7710-D,110,125 XS,2X0.13 CUSN FLEX,5240-D,5010-C,5060-B,5120-C,8780,125 XE,120,10304,3010-B,1100,5710-C,2X0.22 CUAG,10301,CW 129 C,10300,10303,10302,6010,2X0.22,5070-B,8790,9710-B,9010-C,5130-C,810,12Y,811,7020-B,15401,4505,6020,2X0.35,4520,9030-B,5830-C,1370,10403,820,5180-C,4510,12701,10402,10401,4530,6030,7170-B,2510-F,1810,9730-C,2X0.35 CUSN,18201-D,9715-B,13202,13201,200 G AL,5020-B,5810-C,4540,6040,2521-F,2 X 0.30 CUSN FLEX,10503,10502,10505,1820,10504,10506,14302,6710,14303,14301,5005-C,10501,5030-D,CW 013 A,4550,6610,10151,2012,2511-F,9040-B,2011,2010,2 X 0.50 CUSN FLEX,7060-B,10153,5250-D,5080-B,2023,2522-F,2022,2021,7120-D,2020,10602,10601,10603,1840,5140-C,2015,2X0.22 CUAG FLEX,2013,14401,16701,7010-C,7Y,7025-B,2030,8010,150 C W,5150-C,2026,2025,2024,2X0.13 CUSN,10131,7040-C,15702,15701,9110-C,15151,R 2X0.22 CUSN,2040,10701,10703,2710,10702,1620,10707,2035,10706,14501,12201,6410,8710,260 R,7730-D,2721,7110-D,2720,1630,11201,10111,Y...,11202,11204,210 F,5040-B,150 C,150 A,210 F W,8720,CW 003 A,6Y. 2X0.13 CUAG.R 2 X 0.17 CU AG,2520-F,7160-B,10801,1401,2610,1400,5002-C,260 T,5210-C,12301,7050-B,14601,4010,260 R W,9120-B,5050-B,8730,8610,9060-B,18171,5110-C,200 G,310,2 X 0.13,1650,5720-D,11301,8740,4020,7140-D,7720-B,125 S,125 P,5160-C,1301,1300,5001-C,5230-C,10101,7030-B,CW 127 C,14701,8750,7150-B,180 E W,210,211,5170-C,1310,5220-C,8760,9070-B,10206,220,2 X 0.25 CUSN FLEX,10207,2410,4710,10202,12502,10201,10204,10203,12501

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型号- 180 E,125 P ZH,FLALRYW,WXC,FLYW,WTA,FLYY,260 R,TXL,FLUY,AVSS,200 G,FL11Y,FLR4Y,125 XS,125 G,FLMY,FLY,FLRYW,FLMUY,FLMR2X,180 G,150 XE,200 G AL,210 F,FLRYK,125 XC,150 C,FLRYH,150 A,TWP,125 S,FLMR9Y,FLRY,125 P,125 XE,FLMRY,AV,FLALRY,FLYK,260 T,FLRY N X,AVS

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