Konstantan

Konstantan ist ein Markenname der ThyssenKrupp VDM GmbH für eine Legierung, die im Allgemeinen aus 55% Kupfer und 45% Nickel besteht (Cu₅₅Ni₄₅). 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 wie Isotan (Cu₅₅Ni₄₄Mn₁) 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.

Verwendung

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

Physikalischer Hintergrund

Die geringe Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes von Konstantan begründet sich durch die hohe Störstellendichte innerhalb der Kristallstruktur des Materials. Aus dieser Tatsache folgt, dass die Streuung der Elektronen an den Störstellen, welche temperaturunabhängig ist, und nicht die von T abhängige Elektron-Elektron bzw. Elektron-Phonon Streuung den Widerstand maßgeblich bestimmt. Somit ergibt sich ein bzgl. der Temperatur fast unabhängiger spezifischer Widerstand.

Physikalische Eigenschaften

Spezifischer Widerstand	$R=49\cdot 10^{-6}~\Omega {\rm {cm=49\cdot 10^{-4}~\Omega {\rm {m}}}}$ (20°C)
	$R=51\cdot 10^{-6}~\Omega {\rm {cm=51\cdot 10^{-4}~\Omega {\rm {m}}}}$ (600°C)
Dichte	$\rho =8{,}9~{\frac {\rm {g}}{\rm {cm^{3}}}}$
spezifische Wärmekapazität	$c=41~{\frac {\rm {J}}{\rm {kg\cdot K}}}$
Widerstands-Temperaturkoeffizient	$\alpha =0{,}00001~{\rm {K^{-1}}}$(20°C)
Wärmeleitfähigkeit	$\lambda =49~{\frac {\rm {W}}{\rm {mK}}}$
spezifischer Leitwert	$\kappa =2~{\frac {\rm {m}}{\Omega \cdot {\rm {mm^{2}}}}}$
linearer Ausdehnungsbeiwert von 20°C bis	$\alpha =13{,}5\cdot 10^{-6}~{\rm {K}}^{-1}$ (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	$E=180~{\frac {\rm {kN}}{\rm {mm^{2}}}}$
Schmelzpunkt	1280 °C
Siedepunkt	ca. 2400 °C
Zusammensetzung	53 - 57% Kupfer (Rest)
	43 - 45% Nickel
	0,5 - 1,2% Mangan
	< 0,5% Eisen

Weblinks

• Materialinformation von Goodfellow