Резистивный материал
Союз Советскик
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()890443 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено 6. 11. 79 (21) 2842112/18-21 с прнсоелинением заявки рй (51)M. Кл.
Н OI В 1/08
Н 01 С 7/00
Гоеударстееииый комитет (23) Приорнтет— оо делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.12.81. Бкзллетень Рй 46
Дата опубликования описания 15.12.81 (53) УДК 62 . З16..8 (088. 8) (72) Авторы изобретения.И.Ф.Кононюк, Л.В.Махнач и Н.Г.Сурмач
Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. И.И.Ленина (71) Заявитель (54) РЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Изобретение относится к резистивным материалам и может быть использовано для изготовления пленочных электронагревателей и резисто— ров.
Известны резистивные материалы
5 для электронагревателей на основе оксида кадмия, которые однако имеют узкий интервал удельных сопротивлений и пригодны для изготовления
10 электронагревателей на относительно невысокие температуры из-за высокой летучести оксида кадмия.
Известен материал с удельным сопротивлением 0,6-1,2 Ом.см для тол15 стопленочных электронагревателей в интервале температур 700-750оС на основе смеси окислов металлов следующего состава, вес. 7: La <О > 45,8060,68; И!0 12,12 — 22,70; СиО 20,12—
30,00; Со 0 1,50-7,00 (1).
Однако при таких высоких удельных сопротивлениях токопроводящее покрытие наносится довольно толстым слоем порядка О, 1 мм, что сильно ограничивает выбор материала подложки, поскольку толстые слои хорошо держатся и не растрескиваются при циклических нагревах и охлаждениях лишь на тех подложках, коэффициент температурного расширения (КТР) которых близок к КТР токопроводящего покрытия.. Основными токопроводящими фазами данного материала являются соединения ай!0 и La Известен резиствный материал для электроагревательных элементов на основе иикелатов (никелитов) лантана и неодима состава LnNi0gl23. Состав LaN10 является более предпочтительным за счет положительного ТКС во всей области температур от комнатной до 1100оС. Однако его низкое удельное сопротвиление (1,1к 110 Ом см при 20 С; 2,1.10 Ом см при 500 С и 2,8 .10 Ом см при 800" С не позволяет получать термостабильные 890443 мость из-за высокого содержания наиболее дорогостоящего компонента оксида лантана. Целью изобретения является расширение диапазона удельных сопротивлений и повышение термостабильности. Поставленная цель достигается тем, что известный резистивный материал, включающий никелат лантана 10 LaNi0 g, преимущественно для пленочных электронагревателей, дополнитель- но содержит з акись никеля Ni0 при следующих соотношениях компонентов вес.7: 1S Никелат лантана 23-90 Закись никеля 10-77 Ниже приведены конкретные примеры приготовления резистивного оксидного материала предлагаемого состава с 20 различным содержанием компонентов (минимальным, средним и максимальным) и их характеристики. В таблице для трех составов предлагаемого материала приведены значе2S ния объемных удельных сопротивлений р при 20, 150, 500, 800 С и значения ТКС в интервалах температур 20-150 С и 500-800 С. Сопротивление Я Ом-см, п температуре, >С Состав,вес.7 Ó!i n/п 500 150 LaNi0 NiO 10 0,0019 0,0028 0,0047 0,0060 +36 55 0 205 0 2!О 0 09! 0093 +2 77 100 16 1,8 1,4 -28 45 Порошки исходных составов получают путем нагрева на воздухе до 900-1000 С смесей азотнокислых солей лантана La (NOg ) 6Н 0 и никеля N i (NO ) 6H+O. В процессе нагрева указанные соли плавятся в кристаллизационной воде, что обеспечивает хорошее их перемешивание, затем разлагаются и взаимо- И действуют с образованием LaNiO и . Ni0, что. подтвер>кдается рентгенофазным анализом. Брикеты из получен0 ных порошков спекаются при 1300-1400 С в течение 8-12 ч на воздухе, затем SS 10-15 ч при 1100 0 в токе кислорода. Такой ступенчатый режим спекания вязан с тем, что для получения довысокоомные пленки с удельным поверхностным сопротивлением порядка 1001000 Ом/кв из-за весьма малой толщинь таких пленок. Малые интервалы удельных сопротивлений известных материалов затрудняют получение нагревателей широкого диапазона номиналов по мощности, рабочим напряжениям, темпе— ратурам и линейным размерам,поскольку варьирование удельного поверхностного сопротивления может быть достигнуто главным образом эа счет изменения толщины резистивной пленки. Одна ко широкое варьирование толщины резистивной пленки нежелательно. Наиболее подходящий способ изменения сопротивления реэистивных элементов заключается в изменении состана резистивного материала. Для получения пленочных электронагревателей широкого диапазона номиналов и назначения необходимо располагать резистивными материалами с -3 удельными сопротивлениями от 10 Ом -см до нескольких Ом см и ТКС не. более 10 ° !О < град- в области рабочих температур. К тому же известные материалы имеют довольно высокую стои1 статочно хорошо спеченных образцов необходимы высокие температуры,при которых однако происходит частичное разложение LaNiС Последующий обжиг в кислороде восстанавливает токопроводящую фазу. Реэистивные пленки указанных составов наносятся на подло>кки из фарфоровых или глиноэемистых трубок путем смачивания раствором солей лантана и никеля, предпочтительно азотнокислых или уксуснокислых,с последующим обжигом «а воздухе или в токе кислорода при 800-1000 С в о. течение от 5-10 мин до 5-8 ч. В зависимости от толщины и состава плен"90443 близкие к составу 2 (см. таблицу), имеют малый ТКС в области темпера— о тур 20-,150 С и могут использоваться для изготовления объемных низкоом5 ных резисторов. )I р и м е р 1. Фарфоровая трубка ф 22/18 мм несколько раз смачивается)внутри ваствооом 0,65 М по от !4 ношению к La(NOg)gv 1,3 М по отношению к Ni (МО ), что соответствует составу пленки, вес. : LaNi 0 77 и NiO 23 ° Обжиг производится при 900 С 2 ч на воздухе, затем 2 ч в токе И кислорода. После нанесения токовые водов образец включают в сеть напряжением 220 В в качестве электронагревателя. Длина эоны нагрева 26 см. Вольт-амперно-температурная характе36 ристика(ВАТХ) нагревателя имеет следующий вид: U, В 5 70 130 1 70 200 220 240 А 0,0475 0,585 1,0 1,37 Т, С 20 145 280 380 1,76 2,06 2,20 490 550 600 107 R, Ом !05 0М Уc — 23, 1 ТКС 10 град "+11,4 120 130 124 26,4 28,6 27,2 113 109 24,8 23,5 +6,1 -4,6 -8,1 В течение первых 300 ч работы электронагревателя его сопротивление умен - уу шается на 4, после чего в течение последующих 1800 ч остается практи— чески постоянным. Пример 2. Злектронагрева— тельный элемент в виде фарфоровой 40 трубки ф 12/8 мм, длина рабочей эоны 4 см, получают путем нанесения U, В 5 100 130 -8,8 +3,7 240 J, А 0,142 0,212 420 550 1200 945 565 445 0,253 0,272 Т,С 20 190 R,0M )250 )460 280 620 680 1380 870 885 415 650 420 -7,3 И ОВи из см ки концентрация раствора солей изменяется or 0,01 до 2 H. Стабильно работающие электронагреватели при 600-800 С получаются при толщине резистивной пленки 2-10 мкм. Толщина пленок для резисторов может быть на порядок меньше. ТКС пленок зависит не только от ТКС реэистивного материала, но также от KTP подложки и условий термообработки. Подбирая состав резистивного материала и условия термообработки, можно получить на подложках из обычных фарфоровых, глиноземистых или стекловид-. ных материалов токопроводящие пленки, термостабильные на воздухе в тече.ние нескольких тысяч часов при температурах до 800 С, используемые для пленочных электронагревательных элементов с удельной мощностью до 6-7 Вт/см (примеры 1-3) . Материалы, 0,004 0,0685 0,0945 Я вЂ” 585 685 Ом к ТКС ) 04 град 1 +10 -6,1 Злектронагреватель испытывают чение 800 ч при напряжении 22 силе тока 0,26- 0,015 А. Пример 3, Трубка глинозема (8/б мм, длина 5,2 на внешнюю поверхность трубки резистивной пленки состава, вес. : LaNiOg45; И)0 55 из раствора нитратов ° Обжиг производится при 950 С в течение 2 ч на воздухе. С целью изоляции электронагревательный элемент вставляют в фарфоровую трубку большего диаметра и включают в сеть. Его ВАТХ имеет следующий вид: 170 200 220 — 17 — ll,3 +2, 9 покрывается резистивной пленкой состава, вес. : ).ай) О 23; Ni О 77. Обжиг проводят при 950 С в течение 2,5 ч. ВАТХ образца следующая: 890443 О, В 5 70! 200 220 0,0073 0,11 0„306 0,49 0,548 0,595 Т,С 25 70 480 R,0м 685 635 425 680 745 300 368 364 370 Ом — 33! 307 205 178 176 179 ТКС 10 град-1 -5,0 — 10,7 -6,0 — 1,7 +3,0 Формула изобретения свидетельство СССР 05 Б 3/12, !978. свидетельство СССР 01 В 1/08, 1978 1. Авторское iV - 620038, кл. Н 2. Авторское !! 738461, кл. Н (прототип}. Составитель Е. Ковалева Редактор М.Дылын Техред Е.Харитончик Корректор М.Шароши Заказ 10779 Тираж 787 Подписное BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, предлагаемый материал обладает широким диапазоном удельных объемных сопротивлений от -3 1 10 до 10 Ом .см при комнатной температуре и от 10 до нескольких Ом см при ТКС не более + 10 -10 град-! в области температур 500-800 С, что позволяет подучать резистивные пленки широкого диапазона удельных поверхностных сопротивлений с термостабильностью до 800 С. Отдельные составы обладают малыми ТКС, что позволяет использовать их для изготовления резисторов. Резистивные пленки, изготовленные из предлагаемоего материала, обладают хорошей адгезией к ряду керамических и стекловидных подложек. Пленочные злектронагреватели, полученные путем нанесения предлагаемого материала на подложки из фарфоровых трубок, показывают при испытаниях стабильную работу на протяжении более 2 тыс.ч. Резистивный материал, пр еимущественно для пленочных электронагревателей, включающий никелат лантана LaNi0g, о тли ч ающий с я тем, что, с целью расширения диапазона удельных сопротивлений и повышения термостабильности, он дополнительно содержит закись никеля N10 при следующих соотношениях компонентов, вес.Е: Никелат лантана 23-90 Закись никеля 10-77 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
