166361. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémkerámiai áramvezető anyag előállítására
3 166361 4 töltőanyag alkotja az ismert fémkerámiai áramvezető anyag fő komponensét. Ezenkívül az ismert anyag előállítását az is bonyolítja és megdrágítja, hogy a zsugorításnál redukáló közeg alkalmazása szükséges, ami némelykor robbanásveszélyes lehet. Az ismert eljárás szerint előállított fémkerámiai áramvezető anyag kis mennyiségű áramvezető fémes komponenst és nagy mennyiségű hőálló töltőanyagot tartalmaz. Az áramvezető fémes komponens és a hőálló töltőanyag ilyen aránya az adott anyagban a fajlagos elektromos ellenállás értékeinek nagy szórásához vezet. A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása fémkerámiai áramvezető anyag gyártására, melynek technológiája egyszerű és olcsó, és amellyel olyan fémkerámiai áramvezető anyag állítható elő, melynél a fajlagos elektromos ellenállás értékek szórása kicsi. A találmány szerint előállított fémkerámiai áramvezető anyagban az áramvezető komponens mennyisége lényegesen meghaladja a hőálló töltőanyag mennyiségét. Ezért az anyag fajlagos ellenállás értékeinek szórása csekély és az anyag elektromosan homogén. A találmány szerinti eljárás során nikkel- és krómötvözet porának, valamint zsugorított alumíniumpomak mechanikus keverésével homogén keveréket állítunk elő, majd ezt sajtoljuk és szurogítjuk. Hőálló töltőanyagként 10—30 súly% agglomerálódott alumíniumport alkalmazunk. A zsugorítás 800—900 C°-on, oxidáló közegben történik. Oxidálóközegként célszerűen levegőt alkalmazunk. Ez a fémkerámiai áramvezető előállítására szolgáló eljárás technológiailag azért egyszerű, mert hőálló töltőanyagként zsugorított alumíniumport alkalmazunk, amely könnyen sajtolható. Ez megkönnyíti a nikkelkrómötvözet porának és a zsugorított alumíniumpornak az összesajtolását és csökkenti a sajtolóformák kopását. Az előzőleg összesajtolt nikkel- és krómötvözetek porát levegő jelenlétében 800—900 C°-on 40—60 percen át zsugorítjuk. így jelentősen olcsóbb a fémkerámiai áramvezető anyag előállítása. A levegő jelenlétében történő zsugorítás az agglomerálódott alumíniumpor teljes oxidációjának szükségességével kapcsolatos, ugyanis a fémkerámiai áramvezető anyagban alumíniumoxidnak kell lenni. Ezenkívül a nikkel- és krómötvözetek előzőleg összesajtolt pora és az agglomerálódott alumíniumpor zsugorítása azért is olcsó és egyszerű, mert a zsugorítás alacsonyabb hőmérsékleten történik. Ekkor az agglomerálódott alumíniumpor részecskéi megolvadnak és ezzel gyorsítják az alumíniumnak alumíniumoxiddá történő átalakulását. A fémkerámiái áramvezető anyagot a találmány szerint a következőképpen állítjuk elő. Egy nikkel-krómötvözet finom diszperz gondosan átszitált porából 70—90 súly%-ot, az agglomerálódott alumíniumporból pedig 10—30 súly%-ot veszünk (a százalékok a keverék teljes súlyára vonatkoznak). Ezekhez a porokhoz 1,5—2% poralakú cinksztearátot adunk hozzá a sajtolhatóság megjavítására. Az említett porokat golyós malomban helyezzük el és ott 1,5—2 óra hosszat a homogén keverék létrejöttéig mechanikusan keverjük. A keverés után a krómnikkel ötvözet porát és az agglomerálódott alumíniumport tartalmazó keveréket sajtolóformába helyezzük és a keveréket 7—8,5 t/cm2 nyomással sajtoljuk. A sajtolással kapott briketteket tokos kemencében levegő jelenlétében 800—900 C°-on 40—60 percen át zsugorítjuk, majd a kemencét kikapcsoljuk és a briketteket a kemencével együtt lehűtjük. Az ily módon kapott fémkerámiai áramvezető anyag 5 fajlagos elektromos ellenállás értékeinek csekély a szórása. Az anyagminták 90%-ánál a fajlagos ellenállás értékének eltérése a középértéktől legfeljebb 5%. Ez igen jó eredmény, tekintettel arra, hogy pl. nikkelkróm ötvözetből készült, és elektromos fűtőtestekhez 10 felhasznált huzal fajlagos ellenállásának megengedett szórása 15%. Találmányunkat a továbbiakban példák alapján ismertetjük részletesebben. A példák a fémkerámiái áramvezető anyag előállítására szolgáló eljárásra vonat-15 koznak. 1. példa 20 20% krómot és 80% nikkelt tartalmazó ötvözet finom diszperz porából és az agglomerálódott alumíniumporból a következő mennyiségeket vesszük: a nikkelkrómötvözet porából 90 súly%-ot, az agglomerálódott alumíniumporból pedig 10 súly%-ot. Az agglomeráló-25 dott alumíniumpor szemcsenagysága 5—30 p és 7—12 súly% alumíniumoxidot tartalmaz. Az említett porokhoz 1,5—2 súly% cinksztearátport adunk a sajtolási feltételek javítására. Ez utóbbi por a zsugorítás folyamán kiég. 30 A porokat golyósmalomba helyezzük, ahol a por és a golyók súlyaránya 1: 2. A por mechanikus keverése a malomban 1,5 óra hosszat tart. A keverés után a porkeveréket 8,0 t/cm2 fajlagos nyomással összesajtoljuk. A sajtolással előállított briketteket tokos kemencében 35 levegő jelenlétében 850 C°-on 50 percen át zsugorítjuk, majd a kemencével együtt kihűlni hagyjuk. A tokos kemencében levegő jelenlétében történő zsugorítás eredményeként az alumíniumpor részecskéi oxidálódnak és alumíniumoxiddá alakulnak át. 40 A fémkerámiai áramvezető anyagot az elektromos ellenállás stabilizálására a zsugorítás után 50 Hz-es ipari frekvenciájú elektromos árammal 2,5 óra hosszat formáljuk. A formálandó anyag hőmérsékletét 1000— 1200 C°-ra növeljük. 45 A fenti példában ismertetett fémkerámiai áramvezető anyag jellemző fajlagos elektromos ellenállása 2X10-4 Ü m. 2. példa A fémkerámiai áramvezető anyag gyártási technológiája megegyezik az 1. példában ismertetettel, azzal a 55 különbséggel, hogy a keverék 70 súly% nikkel-krómötvözet port és 30 súly% agglomerálódott alumíniumport tartalmaz. A fenti összetételű keverék alkalmazásánál a fajlagos ellenállás 1,5 X10-3 üm. 60 A találmány szerint előállított fémkerámiai áramvezető anyag a híradástechnikában ellenállások anyagaként, a különböző iparágakban terhelőellenállásként, valamint a 700 C°-ig terjedő üzemi hőmérsékletű elektromos háztartási és ipari készülékekben fűtőtestekként alkal-65 mázható. 2
