Материал для резистивного нагревателя
О П И С А Н И Е (111982207
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советсмни
Соцнапнстнчесини
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6i) Дополммтельное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 09.02.81 (21) 3247127/24-07 с присоединением заявки,% (23) Прмормтет— (51) M. Кл.
Н 05 В 3/12
1Ъоударстеениый комитет
CCC.P (53) УДК 621.3.036. .662.9 (088.8) ао делам изобретений и открытий
- Опубликовамо 15.12.82. Бюллетень №46
Дата опубликования описания 15.12,82 (12) Авторы изобретения
Л. А. Тихонова, Л. В. Махнач, И. Ф, Кононюк и Г-. К. Жавнерко.Научно-исследовательский институт физико-химических проблем
Белорусского государственного университета-.:им. В.:И; Ленина (71) Заявитель (54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ РЕЗИСТИВНОГО НАГРЕВАТЕЛЯ!
Изобретение относится к составам для ре. зистивных нагревателей.
Известен резистивный материал для реэистивных нагревателей, содержащий оксиды лантана, меди, стронция и кобальта 111.
Недостаток этого материала — невысокий температурный предел работы (до 250 С).
Наиболее близким к предлагаемому по техничбской сущности является материал (2), для резистивного нагревателя, содержащий оксиды лантана и меди следующего состава, вес.%: 1агОг 45,8 — 60,68, СиО 20,12 — 30,00, NiO 12,12 — 22,70, СогОз 150 100
Недостаток известного материала — довольно узкий интервал сопротивлений от 0,3 до
1,2 Ом см и, главное, низкая термостойкость, что не позволяет использовать его для изготовления объемных электронагревательных элементов. Объемные электронагревательные элементы во многих случаях предпочтительны перед пленочными, поскольку они более тех20 нологичны в изготовлении, проще выполнить их изоляцию и они могут быть более долговечными, если резистивный материал состоит из термодинамически равновесных фаэ. Известно, что в пленочных электронагревателях, выполненных на подложках из наиболее доступных материалов, таких, например, как фарфор, глинозем, в процессе нагрева имеет место взаимодействие материала резистивной пленки с подложкой, вследствие чего сопротивление пленки постепенно повышается.
Цель изобретения — повышение термостойкости материала на основе оксидов лантана и меди и расширение диапазона его удельных сопротивлений.
Поставленная цель достигается тем, что материал для резистивяого нагревателя на основе оксидов лантана и меди дополнительно содержит оксиды бария, диоксид олова и фосфатное связующее, взятые в следующих соотношениях, мас.%:
Оксид лантана 29,4 — 50,0
Оксид меди 7,8 — 1З,5
Оксид бария 18,0 — 31,4
Диоксид олова 15,5-29,4
Фосфатное связующее 2,0--5,0
3 982207
Кроме того,в качестве фосфатного связующего использованы концентрированная фосфорная кислота, алюмофосфатная связка или алюмохромфосфатная связка, В таблице приведены примеры трех составов материала, а также их характеристики: удельное объемное сопротивление р и температурный коэффициент сопротивления (ТКС) .
Для приготовления вышеуказанных составов предварительно из окислов и солей получают станнат бария состава BaSnO, и куприт лантана, легированный барием, состава а18, Вао1 CuOq. Первое соединение обычно ! получают путем добавления раствора нитрата бария к раствору оксалооловянной кислоты с последующим упариванием и обжигом при
1300 С в течение 5 — 8 ч на воздухе, Второе соединение синтезируют путем пиролиза смеси нитратов лантана, бария и меди при
1000 С в течение нескольких часов на воздухе. Для повышения термостойкости в исходную шихту добавляется фосфатное связующее в виде концентрированной фосфорной кислоты плотностью 1,65 г/см, алюмофосфатной связки (АФС) или алюмохромфосфатной связки (АХФС), приготовленных по известным методикам. Фосфатное связующее добавляется в порошок станната бария, который после подсушивания смешивается с легированным
30 купритом лантана, после чего смесь прессуется и спекается 2 — 4 ч на воздухе при
1000 — 1200 С. В результате получается довольно прочная керамика с микротрещиноватой структурой, термостойкая в области температур от комнатной до 700-750 Ñ, с широким интервалом удельных сопротивлений и малыми значениями ТКС, что позволяет ее использовать для изготовления не только толстопленочных, но и объемных электронагревательных элементов. При этом состав фосфатного свя4О зующего не оказывает существенного влияния на свойства получаемой. резистивной керамики, Малые ТКС отдельных составов позволяют использовать этот материал также для изготовления высокотемпературных резисторов, спо4 собных рассеивать довольно значительные мощности.
Пример 1. Для приготовления состава 1 (см. таблицу), содержащего 70 вес.%
1à... Bao,,s СиО„и 30 вес,% Ва$0, без учета ! фосфатной связки, к 4,5 г порошка станната бария добавляют 0,79 г АФС и после высушивания при комнатной температуре тщательно перемешивают с порошком куприта лантана
10,5 г. Из полученной смеси порошков методом гидравлического прессования при давлении 4 — 6 т/см формуют брусок 110х5х5 мм.
После спекания при 1200 С в течение 4 ч на воздухе концевые участки бруска на длину 2 — 2,5 см металлиэируют серебряной пастой и полученный таким образом электронагревательный элемент включают через трансформатор в сеть переменного тока. При напряжении 18 В сила тока составляет 5,1А, температура 650 — 700 С. В этом режиме электронагреватель испытывают 600 ч по 8 — 12 ч в сутки без заметного изменения параметров.
Пример 2. Для приготовления состава, содержащего 50 вес.% Laiss Buoys CuO< и
50 вес.% BaSnO берут по 7,5 г обоих сложных оксидов и ко второму добавляют 0,5 г
АФС. После формования, обжига и металлизации концов, как в примере 1, образец электронагревателя включают в сеть. При напряжении 32 В, силе тока 1,4 А, температуре нагрева 600 — 650 C образец испытывают 600 ч без существенного изменения параметров.
Пример 3. Электронагревательный элемент состава 3 (см, таблицу) изготавливают как в примере 1. Брусок размером
110х6х4 мм спекают при 1100 С 4 ч на воздухе. После металлизации концов на длину
1 — 1,5 см и включения в сеть напряжением
120 В сила тока составляет 0,6А, температура разогрева 550 — 500 С. На протяжении
300 ч испытаний параметры электронагревателя существенно не изменяются.
Таким образом, предложенный материал обладает повышенной термостойкостью, а также расширен диапазон удельных сопротивлений материала.
7
С>
Ю
СЧ
С 4
<"Ъ
Ю
3/Ъ !
МЪ
Ю
СЪ
С )
СЪ
\/\
С Ъ
К
РЪ
СЪ
СЪ
МЪ 3 (Y)
С Ъ
С )
Ю о х
k(11 1
С 1
Ю
СЧ ю
i p ф х м
rF
С 4
5/Ъ
С 1 о с
C)
Ф
Ь с3 о о о сч
Ю
Ю ю
Ю
ЪО" Г) о
3 е k g
Ц
И о
Л о о-О о
Я р, а о
5
982207
Ю с м
ГЧ С ) 982207
Составитель А. Ходатаева
Техред Л.Пекарь
Корректор О. Ьилак
Редактор К. Волощук
Тираж 862
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Заказ 9741/79
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
1. Материал для резистивного нагревателя иа основе смеси оксидов металлов, в состав
KoTopbIx входят оксиды лантана и мед, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости и расширения диапазона удельных сопротивлений материала, ои дополнительно содержит оксиды бария, диоксид олова и фосфатное связующее при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Оксид лантана 29,4 — 50,0
Оксид меди 7,8 — 13,5
Оксид бария 18,0 — 31,4
Диоксид олова 13,5- 29,4
Фосфатное связующее 2,0 — 5,0
2. Материал по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве фосфатного связующего использованы концентрированная фосфорная кислота, алюмофосфатная связка или алюмохромфосфатная связка.
Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе
l. Авторское свидетельство СССР N 562955, кл. Н 05 В 3/10, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР N 620038, кл. Н 05 В 3/12, 1976.
