187201. lajstromszámú szabadalom • Kis hőfoktényezőjű ellenállás és eljárás kis hőfoktényezőjű ellenállás anyag készítésére
o 187201 3 A találmánv tartva kis ellenóilláshőfok-tényezőjű amorf ötvözet, ami precíziós ellenállás, valamint nvúlésmérő bélyegként használható. Ismeretes, hogy a precíziós ellenállások hőfoktényezöje kisehl) mint 50-l0~,; K és a stabilitása jobb mint ö 1 1000 óirás 150 C alatti terhelés után. Kis ellenállások tartományában (0,1—100 Ohm) polikristályos szerkezetű fémötvözet huzalokat használnak. l’gyanesak ilvon huzalokból készítenek egyszerűbb nyúlásmérő bélyegeket is 120—350 Ohm körüli 10 szabványértékben. A vékony dróthúzás azonban megdrágítja a huzalokat és a képlékenységi követelmény miatt leszűkíti az alkalmazható) ötvözetek körét. Nagyobb ellenállásértékek tartományában (10— 10-’ Ohm) párologtatott vékony fémréteget használnak. 15 Különleges követelményeket is kielégítő nyúlásmérő bélyegeket szintén párologtatott fémrétegből alakítanak ki. Általában a huzal és a párologtatott réteg esetében is Cu-Xi alapú, néhány százalék Mn-t és/vagy Cr-ot 20 tartalmazó ötvözeteket használnak. A felhasználható ötvözetek összetételét az a követelmény is korlátozza, hogy az ötvözetnek szilárd oldatnak kell maradnia a kialakítás és megmunkálás során. Példaképpen említjük aCu,6-Xi.,Mn1., összetételű „Manganin”-t aminek a 25 hőfoktényezője (a) ± 10 • 10~6/K, 10—30 °C tartományban. A találmány célja új típuséi ellenállás anyag kialakítása olcsó és különleges tisztaságot nem igénylő alapanyagból, egyszerű technológiával, ami kis sorozat- 30 gyártásban is gazdaságos. A találmánnyal megoldandó feladatot ezek után abban jelölhetjük meg, hogy olcsó, könnyen hozzáférhető alapanyagokból, egyszerű gyártási eljárással kis ellenálláshőfok-tényezőjű, stabil ellenállásanyagot készít- 35 síink. A találmány alapja az a felismerés, hogy a különböző követelményeknek (a<50-10~s/K, nagy lineáris, ill, négyzetes ellenállásérték, nagy szakítószilárdság és nagy rugalmassági határ stb.) bizonyos összetételű 40 amorf szerkezetű fémötvözetek eleget tesznek. Olvadékállapotból, megfelelő feltételek mellett, gyorshűtött fémüveg szalagokból cseréléssel: míg kémiai redukcióval, kontaktusokkal ellátott szigetelő hordozóra történő leválasztással állítjuk elő megfelelő méretben 45 a precíziós ellenállást vagy nyúlásmérő bélyeget. A találmány tehát eljárás kis ellenálláshőfok-tényezőjű amorf ötvözetek készítésére, amelyek a jelenleg alkalmazott anyagoknál olcsóbb és előnyösebb fizikai paraméterekkel rendelkeznek. 50 A találmány szerinti gyorshűtéssel előállított amorf ötvözet átmeneti fém (TM=Fe, C’o, Ni vagy ezek kombinációja) — metalloid (M= B, P, Si, C vagy ezek kombinációja) típusú, a szokásos T.M10I, _XMX ~(10<x<30) összetételben, ahol az átmeneti fémet 5—12 at %-ban 55 Ti és/vagy V, és/vagy Cr és/vagy Mn és/vagy Zr és/vagy Mo és/vagy W elemekre cseréljük le. Az amorf szerkezetet termikus úton úgy stabilizáljuk, hogy a gyorshűtött szalagot 100—300 °C-on, 1—2 óráig hőkezeljük. A találmány továbbá abban van, hogy a kis hőfokté- 60 nyezőjű, 15—22 at %-ban P-t tartalmazó Ni-P amorf réteget kémiai redukcióval kisebb, mint 100 nm vastagságban állítjuk elő, felismerve és kihasználva az ellenállás-hőfiik-tén vező csökkenését a vastagság csökkenésével. \ találmány szerinti ellenállásokat a gyorshűtött amorf szalagokból a jelenleg alkalmazott huzalhoz hasonlóan, a szokásos módon megfelelő hordozóira csévéljük, attól függően, hogy ellenállást vagy nyúlásmérő bélyeget kívánunk kialakítani. Kémiai redukcióival az amorf ötvözetet ellenállás, ill. nyúlásmérő bélyeg céljára 0,1—0,2 mm vastag hordozóira (pl. kerámia, üveg vagy poliimid) állítjuk elő. A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük, amelvcn a találmány szerinti amorf fémötvözet ellenálláshőfok-tényezőjének koncentráció, ill. vastagság függése látható néhány konkrét esetben, valamint a találmány szerinti ellenállás egy példakénti kiviteli alakja. A rajzon az /. ábra a találmány szerinti gyorshűtött ötvözet ellenállás-höfoktényezőjének koneentrációfiiggését; a 2. ábra a találmány szerinti kémiai redukcióval leválasztott Xi-P réteg ellenállás-hőfoktényejének vastagságfüggését, a ■3. ábra a találmány szerinti kémiai redukcióval leválasztott amorf fémötvözetből készült ellenállás, ill. nyiilásmérő bélyeg példakénti kiviteli alakját szemlélteti. Az. 1. ábra a találmány szerinti átmeneti fém-metalloid amorf ötvözetek ellenállás-hőfoktényezőjét mutatja be az adalék átmeneti fémkoncentráció függvényében példaként két ötvözet FeS0_xC’r-B,.JC1 és Xiá0_xMnxP20 esetében. Bár a ferromágneses Fe alapú ötvözet esetében negativ hőfoktényezőt nem lehet elérni, de ötvözéssel megfelelően kicsivé (kisebb mint 10-lO^/K) tehető. A nem ferromágneses Xi alapú amorf fémötvözet hőfoktényezője negatív értékű is lehet, ha a (Un koncentráció 12 at%-ot meghalad, így a hőfoktényező elvileg zérussá (kisebb mint 1 - 10~n/K) is tehető. Xagy előnye még a Xi alapú amorf fémötvözeteknek, hogy a rézzel szembeni relatív termofeszültsógiik kiesi (kisebb mint 1 uV/K), így a rézhuzal kontaktusoknál fellépő parazita termofeszültség is kicsi. A kis ellenálláshőfok-tényezőjű, nagyobb terhelhetősógű, etalonként is használható ellenállások a megszokott módon, kerámia alapanyagon csévéléssel állíthatok elő. A hordozó —■ jó hővezetésű kerámia — hengerre helikoidálisan csévéljük fel a 0,1—10 mm széles 15—30 um vastag amorf szalagot. A lapos szalag jobb h ikontaktust biztosít a hordozóval, mint a huzal alak, így alacsonyabb üzemi hőmérsékleten nagyobb teljesítményt lehet elérni. Az alkalmazható legnagyobb áramsűrűség 10—15 A/mm- körüli érték, amelynél az amorf szalag nem melegszik fel az átkristálvosodási hőmérsékletre (300—500 °C). A találmány szerinti gyorshűtött amorf szalagból készült nyúlásmérő bélyeg azzal az e’őnvös tulajdonsággal rendelkezik, hogv az érzékenv. ' -JÄ . 11 OÍ, s<-ge: A = — :y=2,b, ami 20 %-kal nagyobb, mint a szokásos kristályos anyagoké. Az amorf szalag különösen jó nyúlásmérő bélyegként, mert szakadásig lineáris ellenállásváltozást mutat. A 2. ábra a találmány szerinti kémiai redukcióval leválasztott Xi-P réteg ellenállás-hőfoktényezőjét inu-2
