Konstantan

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Konstantan
Zusammensetzung: 53…57 % Kupfer
43…45 % Nickel
0,5…1,2 % Mangan
< 0,5 % Eisen (Restanteil)
Spezifischer elektrischer Widerstand:

ρ = 4.9 ∙ 10−7 Ω·m (20 °C)
ρ = 5.1  ∙10−7 Ω·m (600 °C)

Dichte: ρ = 8,9 g·cm−3
Spezifische Wärmekapazität: $ c = 410~\tfrac{\rm J}{\rm kg \cdot K} $
Widerstands-Temperaturkoeffizient: $ \alpha = 0{,}00001~\rm K^{-1} $(20 ℃)
Wärmeleitfähigkeit: $ \lambda = 49~\tfrac{\rm W}{\rm mK} $
Elektrische Leitfähigkeit: $ \kappa = 2~\tfrac{\rm m }{\Omega \cdot \rm mm^2} $
Linearer Ausdehnungskoeffizient: $ \alpha = 13{,}5 \cdot 10^{-6}\,{\rm K}^{-1} $ (100 °C)
$ \alpha = 14 \cdot 10^{-6}\,{\rm K}^{-1} $ (200 °C)
$ \alpha = 14{,}5 \cdot 10^{-6}\,{\rm K}^{-1} $ (300 °C)
$ \alpha = 15 \cdot 10^{-6}\,{\rm K}^{-1} $ (400 °C)
$ \alpha = 16 \cdot 10^{-6}\,{\rm K}^{-1} $ (600 °C)
Elastizitätsmodul: $ E = 180\,\tfrac{\rm kN}{\rm mm^2} $
Schmelzpunkt: 1280 °C
Siedepunkt: ca. 2400 °C

Konstantan ist ein Markenname der ThyssenKrupp VDM GmbH für eine Legierung, die im Allgemeinen aus 55 % Kupfer, 44 % Nickel und 1 % Mangan besteht. Sie zeichnet sich durch einen über weite Temperaturbereiche annähernd konstanten spezifischen elektrischen Widerstand aus. Es sind andere Legierungen mit ähnlich geringen (z. B. Manganin, Cu86Mn12Ni2) oder noch geringerem Temperaturkoeffizienten bekannt.

Der Markenname

Der Markenname wurde am 14. Dezember 1952 beim Deutschen Patent- und Markenamt angemeldet und ist mittlerweile als Bezeichnung für diese Kupfer-Nickel-Legierung in den allgemeinen Sprachgebrauch übergegangen. Im englischen Sprachraum ist der Name in der Schreibweise Constantan geschützt. Ein anderer Markenname für eine sehr ähnliche Legierung ist Isotan von der Isabellenhütte Heusler GmbH & Co KG.

Hintergrund und Verwendung

Die ziemlich geringe Temperaturabhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstands von Konstantan liegt fast ausschließlich darin begründet, dass diese Legierung über einen weiten Temperaturbereich eine hohe Störstellendichte innerhalb ihres Kristallgefüges aufweist. Dies bedeutet, dass zwar die Dichte der Störstellen in diesem Material auch von der Temperatur abhängt und mit zunehmender Temperatur langsam ansteigt, aber wegen der großen Anzahl der Störstellen im Kristallgefüge diese die Elektronen-Streuungen an ihnen hauptsächlich beeinflussen und nicht etwa die ebenfalls von der Temperatur abhängigen Elektron-Elektron- oder Elektron-Phonon-Streuungen. Ähnliche Eigenschaften weist die Legierung Kanthal auf.

Wegen des kleinen Temperaturkoeffizienten wird Konstantan für Präzisions- und Messwiderstände verwendet. Auch Schiebe- und Heizwiderstände werden aus Konstantan hergestellt.

Siehe auch

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