Вольфрамовые наконечники для щупов мультиметра

Вольфрам, конечно, интересный металл, но что ему делать в щупах мультиметра (особенно 1 сентября)? Мерить сопротивление Солнца?
Сейчас узнаем.

---

Речь пойдёт про острый наконечник щупа и заготовкой для него будет служить такой сварочный вольфрамовый электрод диаметром 1.6 мм:




Они бывают из чистого вольфрама и вольфрама с легирующими добавками, служащими, как правило, для улучшения эмиссии электронов при сварке.

Для наконечника щупа эти легирующие добавки не нужны, а может даже и вредны, но у меня электрод с ними, ну так получилось…

Для начала выясним, а точно ли электрод вольфрамовый, а не из какой-нибудь нержавейки, к примеру?

Сделать это несложно, поскольку вольфрам обладает рядом свойств, сильно отличающих его от других металлов. Он является одним из наиболее тяжёлых, твёрдых и самых тугоплавких металлов.

Плавить у меня его не получится, и тем более не получится измерить температуру плавления.

Тем не менее при сварке электрод не плавится, как стальной, что уже говорит о том, что материал там тугоплавкий.

Ну и поэтому сейчас перейду к более простым для измерения свойствам и начну, например, с плотности.

Плотность вольфрама целых 19.25 г/см³. К примеру, плотность свинца всего каких-то жалких 11.34 г/см³, а нержавеющей стали смешные 8 г/см³ (примерно, точное значение зависит от состава).

Посчитаем плотность материала электрода.

Поскольку он имеет простую форму, то для измерения его объёма, господина Архимеда с его ванной тревожить не придётся, обойдёмся штангенциркулем. По моим измерениям получилось 1.57 х 175 мм, соответственно объём = 0.339 см³.

Масса электрода 6.27 г. Итого плотность = 18.5 г/см³. Это близко к справочному значению для вольфрама.

Ещё вольфрам парамагнитен (слабомагнитное вещество). И этот электрод вообще не притягивается даже мощным магнитом.

Так же вольфрам обладает большим модулем упругости. Для наконечника щупа это полезно, ведь это означает, что при той же толщине, длине и механической нагрузке, вольфрамовый наконечник будет меньше гнуться.

Измерить мне это нечем, но по субъективным ощущениям, электрод действительно не мягкий на изгиб.

Ещё важное свойство для наконечника щупа — это проводимость. Справочное значение удельного сопротивления вольфрама 55 мОм·мм²/м. Это в несколько раз больше, чем у меди. Но сравнивать надо ведь не с мягкой медью, а с материалами, из которых могут делаться острые и износостойкие наконечники, с нержавейкой, например. И по сравнению с ней, у вольфрама в те же несколько раз проводимость выше. Это хорошо. Это мне нравится.

Давайте теперь измерим проводимость нашего электрода. Участок без маркировочной краски длиной 164 мм имеет сопротивление 5.11 мОм. И удельное сопротивление получается 60.3 мОм·мм²/м. Это значение не на много отличается от справочного. Но напомню, что электрод не из чистого вольфрама, а из вольфрама с добавками.

Ну и последнее, важное для острых наконечников щупа свойство вольфрама — это его высокая твёрдость. Он является вторым после хрома по твёрдости среди чистых металлов (речь именно про чистые металлы, не про сплавы).

Но хром для щупов не подходит совсем. На его поверхности на воздухе всегда есть толстый, плотный, изолирующий слой оксида, который сильно мешает работе. А вот на вольфраме такого слоя нет. Точнее оксидный слой там конечно же тоже есть, как и на большинстве металлов на воздухе, но этот слой не такой по свойствам, как у хрома и он совершенно не мешает работе щупов.

Поэтому вернёмся к вольфраму и его твёрдости. Болгаркой (УШМ) с корундовым отрезным диском этот тонкий пруток резался заметно дольше чем я ожидал. При этом никаких цветов побежалости на месте реза нет:


Корундовым точилом заточился без проблем. Тут я ожидал большей твёрдости, хотя всё равно чувствовалось, что не пластилин:



Ну и вот он на/в щупе:



Ещё у меня есть миллиметровый электрод:



По маркировке это чистый вольфрам.

Проверим.

Реальные размеры его 0.99 х 175.4 мм, масса 2.59 г, итого плотность 19.18 г/см³. Это ближе к плотности вольфрама, чем у первого электрода и практически совпадает со справочным значением.

Сопротивление участка длиной 162 мм равно 12.10 мОм. Удельное сопротивление соответственно получается 57.50 мОм·мм²/м и это тоже ближе к справочному значению, чем у первого электрода.

Похоже, это действительно относительно чистый вольфрам, а предыдущий электрод, как и заявлено, с добавками.

Ну и в итоге у меня получилось два твёрдых, упругих, острых наконечника с хорошей проводимостью:



К сожалению, это всё равно не идеальный вариант острого наконечника. Высокая температура плавления вольфрама делает проблематичной изготовления из него «литых» деталей. И эти электроды делаются спеканием порошка. Это приводит при определённых нагрузках, например при перекусывании или изгибам с маленьким радиусом, к их рассыпанию:



Тем не менее, при нагрузках, обычно характерных для щупов мультиметра, они работают без разрушения. Ну а вообще я делал это всё просто из любопытства, и обычные швейный иголки тоже вполне неплохо справляются с ролью острых наконечников. Они немного сильнее гнутся, имеют в несколько раз большее сопротивление и быстрее тупятся, но зато не рассыпаются как спечённый вольфрам при определённых нагрузках.