Резистивный материал

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и)890443(72) Авторы изобретения И.Ф.Кононюк, Л.В.Махнач и Н.Г.Сурмач 1) Заявитель Белорусский ордена Трудового Красного Знаменигосударственный университет им. И.И.Ленина 4) РЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРНА сое-,ные 1 О сопротивлен тие наносит зобретение относится к рез тивным материалам и может быть использовано для изготовления пленочных электронагревателей и резистоИзвестны резистивные материалы для электронагревателей на основе оксида кадмия, которые однако имеют узкий интервал удельных сопротивлений и пригодны для изготовления электронагревателей на относительно невысокие температуры из-за высокой летучести оксида кадмия,Известен материал с удельным сопротивлением 0,6-1,2 Ом см для толстопленочных электронагревателей в интервале температур 700-750 оС на основе смеси окислов металлов следующего состава, вес.7; .а 045,80- 60,68; йО 12,12-22,70; СиО 20,12- 30,00; Со 01,50-7,00 Г.Однако при таких высоких удельных х токопроводящее покрыдовольно толстым слоем порядка 0,1 мй, 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 динения ай 0 и .а Сц 0,1 и тверд растворы на их основе,Известен резиствный материал для электроагревательных элементов на основе иикелатов ,никелитов) лантана и неодима состава .пИ 1012 .Состава 110 является более предпочтительным за счет положительного ТКС во всей области температур от комнатной до 1100 фС, Однако его низко удельное сопротвиление (1,1 к кО Ом см при 20 С; 2,1 10 Ом см при 500 С и 2,8 10 Омсм при 800 ф С не позволяет получать термостабильные890443 Сопротивление Я Ом см,температуре, С остав,вес,7 п 20 аИ 10 047 0,0060 +3 0019 0,0028 90 05 0210 0091 00 3 6 1,8 1,4 эаенвысокоомные пленки с удельным поверхностным сопротивлением порядка 100- 1000 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, температурам и линейным размерам,поскольку варьирование удельного поверхностного сопротивления может быть достиг. нуто главным образом эа счет изменения толщины резистивной пленки. Одна ко широкое варьирование толщины резистивной пленки нежелательно.11 аиболее 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. более1010 ф град- в области рабочих температур. К тому же известные материалы имеют довольно высокую стои 1 Порошки исходных составов получают путем нагрева на воздухе до 900-1000 смесей азотнокислых солей лантана 1.а (МО) 6 Н О и никеля й 1 (МО) 6 Н О. В процессе нагрева указанные соли плавятся н кристаллизационной воде, что обеспечивает хорошее их перемешивание, затем разлагаются и взаимодействуют с образованием ай 10 и Я 10, что. подтверждается рентгеноФазным анализом, Брикеты из полученО ных порошков спекаются при 1300-1400 в течение 8-12 ч на воздухе, затем 10-15 ч при 11000 в токе кислорода. Такой ступенчатый режим спекания вязан с тем, что для получения домость из-за высокого содержаниянаиболее дорогостоящего компонентаоксида лантана.Целью изобретения является рас- З ширение диапазона удельных сопротивлений и повышение термостабильности.Поставленная цель достигаетсятем, что известный резистивный материал, включающий никелат лантана 10 ай 10 , преимущественно для пленочных электронагревателей, дополнитель-но содержит закись никеля 810 приследующих соотношениях компонентоввес.7:15 Никелат лантана 23-90Закись никеля 10-77Ниже приведены конкретные примерыприготовления резистивного оксидногоматериала предлагаемого состава с 20 различным содержанием компонентов(минимальным, средним и максимальным)и их характеристики.В таблице для трех составов предлагаемого материала приведены значе ния объемных удельных сопротивленийР при 20, 150, 500, 800 С и значенияТКС в интервалах температур 20-150 Си 500-800 С,статочно хорошо спеченных образцов С необходимы высокие температуры,при 45которых однако происходит частичноеразложение 1.ай 1 С Последующий обжиг в кислороде восстанавливает токопроводящую Фазу.Реэистинные пленки указанных сос- И тавов наносятся на подложки из ФарФоровых или глиноэемистых трубок путемсмачивания раствором солей лантанаи никеля, предпочтительно азотнокислых или уксуснокислых,с послед дующим обжигом на воздухе или втоке кислорода при 800-1000 С во,течение от 5-10 мин до 5-8 ч. Внисимости от толщины и состава ш890443 близкие к составу 2 см. таблицу),имеют малый ТКС в области темпера -отур 20-,150 С и могут использоватьсядля изготовления объемных низкоом 5 ных резисторов. П р и м е р 1. Фарфоровая трубка ф 22/18 мм несколько раз смачиваетсявнутри ваствооом 0,65 М по от Ф ношению к а(МО)3 и 1,3 М по отношению к М(МО), что соответствуетсоставу пленки, вес, %;аМ 077 иМО 23. Обжиг производится при 900 С2 ч на воздухе, затем 2 ч в токе И кислорода. После нанесения токовыеводов образец включают в сеть напряжением 220 В в качестве электронагревателя. Длина эоны нагрева 26 см.Вольт-амперно-температурная характе- ЗЕ ристикаВАТХ) нагревателя имеет следующий вид; О, В 5 70 130 170 200 220 240 А 0,0475 0,585 1,0 1,37Т, С 20 145 280 380 1,76 2,06 2,20 490 550 600 107 В, Ом 105ОиУ - 23,1ТКС 1 Оград " +11,4 120 130 12426,4 28,6 27,2 113 109 24,8 23,5 24+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.П р и м е р 2. Злектронагрева - тельный элемент в виде фарфоровой 40 трубки ф 12/8 мм, длина рабочей эоны 4 см, получают путем нанесенияО, В 5 100 130-8,8 +3,7 240 Э, А 0,142 Оэ 212 420 550 1200 945 565 445 0,253 0,272 Т,С 20 90К,Ом 1250 1460 280 620 680 1380 870 885 415 650 420 ИОВи из см ки концентрация раствора солей изменяется от 0,01 до 2 М. Стабильноработающие электронагреватели при600-800 С получаются при толщинерезистивной пленки 2-10 мкм. Толщина пленок для резисторов может бытьна порядок меньше. ТКС пленок зависит не только от ТКС реэистивногоматериала, но также от КТР подложкии условий термообработки, Подбираясостав резистивного материала иусловия 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, используемыедля пленочных электронагревательныхэлементов с удельной мощностью до6-7 Вт/см (примеры 1-3) . Материалы,0,004 0,0685 0,0945 Я - 585 685ОмБ Ь104град 1 +10 -6,1Злектронагреватель испытываютчение 800 ч при напряжении 22силе тока 0,26-0,015 А.П р и м е р 3, Трубкаглинозема Ф 8/б мм, длина 5,2 на внешнюю поверхность трубки резистивной пленки состава, вес. %:.аИОЗ 45; ИО 55 из раствора нитратовОбжиг производится при 950 Св течение 2 ч на воздухе. С цельюизоляции электронагревательный элемент вставляют в фарфоровую трубкубольшего диаметра и включают в сеть,Его ВАТХ имеет следующий вид: 170 200 220- 17 - 11,3 +2,9покрывается резистивной пленкойсостава, вес. %: аМ 10 23;М О 77. Обжиг проводят при950 С в течение 2,5 ч. ВАТХ образца следующая;+3,0 Формула изобретения свидетельство СССР05 Б 3/12, 978,свидетельство СССРО 1 В 1/08, 1978 1, Авторское 9 620038, кл Н 2. Авторское У 738461, кл, НСоставитель Е. КовалеваРедактор М.Дылын Техред Е,Харитончик Корректор М.Шароши Заказ 10779 Тираж 787 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, К - 35, 1 аушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Г 1 атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, предлагаемый материал обладает широким диапазоном удельных объемных сопротивлений от-310 до 1 О Ом см при комнатной температуре и от 10до нескольких Омсм при ТКС не более+ 10 1 О град- в области температур 500-800 С, что позволяет подучать резистивные пленки широкого диапазона удельных поверхностных сопротивлений с термостабильностью до 800 оС, 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, преимущественно для пленочных электронагревателей, включающий никелат лантана айО, о тли чающий с я тем, что, с целью расширения диапазона удельных сопротивлений и повышения термостабильности, он дополнительно содержит закись никеля йО при следующих соотношениях компонентов, вес.Е:Никелат лантана 23-90 Закись никеля 10-77 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе