CN100478470C - 一种铜锰镓锗精密电阻合金及其制备方法 - Google Patents

一种铜锰镓锗精密电阻合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100478470C
CN100478470C CNB2007100657263A CN200710065726A CN100478470C CN 100478470 C CN100478470 C CN 100478470C CN B2007100657263 A CNB2007100657263 A CN B2007100657263A CN 200710065726 A CN200710065726 A CN 200710065726A CN 100478470 C CN100478470 C CN 100478470C
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
resistance
precise resistive
resistive
precise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2007100657263A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101020974A (zh
Inventor
黄炳醒
万吉高
张瑞华
雷春明
刘雄
武海军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sino Platinum Metals Co Ltd
Original Assignee
Sino Platinum Metals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sino Platinum Metals Co Ltd filed Critical Sino Platinum Metals Co Ltd
Priority to CNB2007100657263A priority Critical patent/CN100478470C/zh
Publication of CN101020974A publication Critical patent/CN101020974A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100478470C publication Critical patent/CN100478470C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明是一种铜锰镓锗系列精密电阻合金,成分(重量比)为7~12%Mn,6~9%Ga,1~3%Ge,余量Cu,还可以加入Ni、Re、Al、In等元素中的一种或几种,但这些添加元素的总量不应超过3%。这类合金在-60~125℃温度范围内的平均温度系数小,对铜热电势小,抗拉强度达600N/mm2以上。合金的电性能稳定,具有良好的加工性能。

Description

一种铜锰镓锗精密电阻合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及锰铜系列精密电阻合金,特别是由铜、锰、镓、锗等元素制成的使用温度范围宽、抗拉强度高的锰铜系精密电阻合金。
技术背景
电阻合金材料的产生和发展,迄今已有一个世纪以上的历史,称之为“德银”的Cu-Ni-Zn合金等合金是人们熟知的最古老的电阻合金材料,由于这些合金电性能的时间稳定性差,重现性差、电阻温度系数过高等原因已被淘汰。1886年Weston研制出电阻温度系数接近零的70%Cu-30%Mn-Fe以及65%Cu-(25~30)%Mn-Fe~2.5%Ni合金,但加工性能太差而无法使用。1888年德国技术物理研究所研制出了电阻温度系数接近零的Cu-12Mn-4Ni三元合金(后称之为“锰加宁”合金),德国Isabellenhutte公司及时生产了这种合金;随后欧、美、日、苏也开展了相应的研究。在对锰铜合金进行了长期使用、系统研究之后,在20世纪30年代,多种新的精密电阻合金材料相继问世,如康铜、新康铜、镍铬、铁铬铝以及随后的贵金属系列电阻合金材料。
精密电阻合金应满足如下特点:
1.在尽可能宽的温度范围内(-60~100℃,甚至更高)具有低的电阻温度系数。
2.合适的电阻率,电阻值的经年变化小。
3.低的对铜热电势,特别是应用于直流仪表的场合。
4.良好的工艺性能,易于拉制成细丝,且具有良好的机械性能。
5.良好的耐磨性及抗氧化性。
6.焊接性能良好,易于钎焊。
康铜(包括新康铜)合金的主要缺点是对铜热电势较大,镍铬、铁铬铝属高电阻率(ρ≥100μΩ·cm)。锰加宁(Manganin)是铜-锰系精密电阻合金的典型代表,成分为:Mn(11~13)、Ni(2~4)、Cu余量。由于具有中等电阻率、低电阻温度系数、良好的稳定性、对铜热电势小、加工性好、
制备工艺较为简单等优点而得到广泛的应用。但是,传统锰铜合金的电阻-温度关系曲线近似抛物线形,抛物线的峰值控制在室温附近,在此峰值任一侧10℃间隔内,锰铜合金的电阻温度系数一般均小于10-5/℃,但偏离这个温度范围,电阻温度系数急剧增大,所以它的使用温度范围很窄(一般为5~45℃),在此温度范围外抗氧化性和耐蚀性较差、二次电阻温度系数较大;抗拉强度较低(一般为40kg/mm2左右),因而锰加宁合金的应用受到一定的限制。20世纪60年代后人们致力于改善锰铜合金的上述不足之处。
K.Thielmann公开的专利(英国专利1155051,1966年;美国专利3451808,1969年)报道了一种Cu-(6~11)%Mn-(1~6)%Ge合金,其代表性的合金是德国Isabellenhutte公司研制、生产的“锗拉宁”(Zeranin)合金,公开的“成分为Cu-7%Mn-6%Ge,合金的电阻率44μΩ·cm,对铜热电势Ecu=-1.7μV/℃”;日本也公开了Hirayama的相关专利(34-2407,37-11404)。这类高锗合金(Thielmann专利的3#、4#合金)虽然电阻温度特性较好,但是合金电阻的时间稳定性欠佳,正如Hirayama在34-2407指出“在高锗(锗含量大于3%)的铜-锰-锗合金长期使用后会出现固溶体分解”,导致合金电阻值的经年变化较大,所以该类高锗合金不易制作高精密电阻。而低锗含量的Cu-Mn-Ge合金(Thielmann专利的5~14#合金)的电阻率对温度的依赖性较大,即电阻温度系数较高。Vladimirovich在专利(美国专利3847602,1974)指出上述文献报道的Cu-Mn-Ge合金还存在热处理工艺复杂、抗蚀性欠佳等问题。Vladimirovich在美国专利3847602(1974年)报道了一种铜锰镓合金Cu-(8~14%)Mn-(6~10%)Ga-(0~0.5%)Ge,还可添加少量的In、Al等元素,合金的电阻率=36~50μΩ·cm,电阻温度系数α20=0.2~6.0×10-6/℃,抗拉强度为440~460N/mm2。电阻温度系数虽然很小,但文献中的数据只是20℃时的电阻温度系数值,与传统的锰加宁(Manganin)一样,锰铜镓合金的电阻-温度关系曲线近似抛物线形,抛物线的峰值控制在室温附近,在此峰值任一侧10℃间隔内,锰铜合金的电阻温度系数一般均小于10-5/℃,但偏离这个温度范围,电阻温度系数急剧增大,Vladimirovich在本文献中没有介绍在-60~+125℃范围内其它温度点的电阻温度系数或此范围内的平均电阻温度系数。另外,440~460N/mm2的抗拉强度太低,用这种合金的细丝制作电位计时很容易断丝。上述两篇专利都没有介绍合金的使用温度范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种退火态抗拉强度大于600N/mm2、-60~+125℃范围内的平均电阻温度系数的绝对值小于5×10-6/℃、对铜热电势(0~100℃)的绝对值小于2μV/℃的铜-锰-镓-锗精密电阻合金。
本发明提出的合金一种铜锰镓锗系列精密电阻合金,成分的重量比为7~12%Mn,6~9%Ga,1~3%Ge,余量为Cu。
本发明提出的合金可以用如下方法制备:合金各组元按名义含量配料,用高纯氧化铝坩埚、高频感应炉熔炼,在熔炼时先将熔炼室抽真空至10-3~10-5mmHg,充入氩气等惰性保护气体,合金在熔融状态应充分除气以提高铸锭的致密度,最后浇铸在水冷铜模里。铸锭经过锻造、轧制、拉拔、稳定化热处理后,制备成直径0.08mm(甚至更细)的丝材。与传统的Cu-Mn合金一样,本发明提出的合金的成分可近似用Cu5Mn表示,其中的部分Mn用Ga、Ge代替,为了提高合金的抗拉强度和其它电学性能、改善电性能的稳定性,加入的Ni、Ge含量最高可提高到3wt.%,大大超过了Vladimirovich提出的Ge的含量不大于0.5wt.%的限制。
Cu-Mn系合金的最终热处理工艺对合金的综合性能会产生重要的影响,本发明提出的合金在拉拔至成品尺寸后,在高纯H2(氧气含量≤1ppmO2)保护下、400~750℃下进行连续退火处理,并在120~300℃的甲基硅油中稳定化处理5~100小时。电阻温度系数测试在特制设备——“低温电阻温度系数测试装置”,该装置可将恒温室的温度控制在-196~200℃范围内的任何温度,并可任意设定和精确控制该温度,从而实现连续、精确测量金属及其合金材料在-196~200℃范围内的任何温度下的电阻,最终计算出电阻温度系数。
本发明所制备合金的电阻率与锰加宁(Manganin)及上述已公开合金相近,但是,合金的使用温度范围宽,在-60~+125℃温度范围内的平均电阻温度系数绝对值不大于5.0×10-6/℃,特别是合金的抗拉强度大幅度了,退化态的抗拉强度达到600N/mm2以上,这在用细丝制作电位计时具有明显的优势。
经过高纯H2保护、配合适当热处理工艺进行连续退火处理,并在甲基硅油中进行稳定化处理后,合金电阻值的经年变化率为0.3ppm/年。合金的加工性好,可加工成很细的丝材或和很薄的带材,直径0.08mm丝材的延伸率为24~35%。由于添加的Ni等抗蚀性组元含量较高,合金的抗蚀性优于传统的锰铜精密电阻合金。
具体实施方式
本发明所使用的铜纯度为99.97%以上的1号无氧铜,Ge、Ga、Ni等原料的纯度为99.95%以上。
实施例1
合金各组元按8.6%Mn,8.5%Ga,1.0%Ni,Cu余量的含量配料,用高纯氧化铝坩埚、高频感应炉熔炼,在熔炼时先将熔炼室抽真空至10-3~10-5mmHg,充入氩气等惰性保护气体,合金在熔融状态应充分除气以提高铸锭的致密度,最后浇铸在水冷铜模里,铸锭经过锻造、轧制、拉拔制备成直径小于0.08mm的丝材,随后在高纯H2保护下、400℃下进行连续退火处理后,在80℃的甲基硅油中处理5小时。最后测定其电阻率为43μΩ·cm,-60~+125℃的平均电阻温度系数为-2.0×10-6/℃,抗拉强度为550N/mm2,对铜热电势Ecu为-1.2μV/℃。
实施例2
合金各组元按8.6%Mn,7.5%Ga,2.5%Ge,2.0%Ni,Cu余量的含量配料,用高纯氧化铝坩埚、高频感应炉熔炼,在熔炼时先将熔炼室抽真空至10-3~10-5mmHg,充入氩气等惰性保护气体,合金在熔融状态应充分除气以提高铸锭的致密度,最后浇铸在水冷铜模里,铸锭经过锻造、轧制、拉拔制备成直径小于0.08mm的丝材,随后在高纯H2保护下、600℃下进行连续退火处理后,在150℃的甲基硅油中处理50小时。最后测定其电阻率为电阻率为45μΩ·cm,-60~+125℃的平均电阻温度系数为-5.0×10-6/℃,抗拉强度为620N/mm2,对铜热电势Ecu为-2.5μV/℃。
实施例3
合金各组元按8.6%Mn,8.5%Ga,1.5%Ge,2.0%Ni,Cu余量的含量配料,用高纯氧化铝坩埚、高频感应炉熔炼,在熔炼时先将熔炼室抽真空至10-3~10-5mmHg,充入氩气等惰性保护气体,合金在熔融状态应充分除气以提高铸锭的致密度,最后浇铸在水冷铜模里,铸锭经过锻造、轧制、拉拔制备成直径小于0.08mm的丝材,随后在高纯H2保护下、750℃下进行连续退火处理后,在300℃的甲基硅油中处理100小时。最后测定其电阻率为电阻率为电阻率为43μΩ·cm,-60~+125℃的平均电阻温度系数为-3.0×10-6/℃,抗拉强度为610N/mm2,对铜热电势Ecu为-1.5μV/℃。
实施例4
合金各组元按8.6%Mn,8.5%Ga,1.5%Ge,2.0%Ni,加入0.5%Re、0.3%Al、0.5%In等元素中的一种或几种,Cu余量。用高纯氧化铝坩埚、高频感应炉熔炼,在熔炼时先将熔炼室抽真空至10-3~10-5mmHg,充入氩气等惰性保护气体,合金在熔融状态应充分除气以提高铸锭的致密度,最后浇铸在水冷铜模里,铸锭经过锻造、轧制、拉拔制备成直径小于0.08mm的丝材,随后在高纯H2保护下、400~750℃下进行连续退火处理后,在80~300℃的甲基硅油中处理5~100小时。

Claims (7)

1.一种铜锰镓锗精密电阻合金,其特征在于,成分的重量比为7~12%Mn,6~9%Ga,1~3%Ge,余量为Cu。
2.根据权利要求1的铜锰镓锗精密电阻合金,其特征在于,所述的合金成分为8.6%Mn,8.5%Ga,1.0%Ni,余量为Cu。
3.根据权利要求1的铜锰镓锗精密电阻合金,其特征在于,所述的合金成分为8.6%Mn,7.5%Ga,2.5%Ge,2.0%Ni,,余量为Cu。
4.根据权利要求1的铜锰镓锗精密电阻合金,其特征在于,所述的合金成分为8.6%Mn,8.5%Ga,1.5%Ge,2.0%Ni,余量为Cu。
5.根据权利要求1的铜锰镓锗精密电阻合金,其特征在于,所述的铜锰镓锗精密电阻合金成分中含有Ni、Re、Al、In元素中的一种或几种,这些添加元素的总量在3%以内。
6.根据权利要求1所述的铜锰镓锗精密电阻合金的制备方法,其特征在于按以下步骤完成:
合金各组元按名义含量配料,用高纯氧化铝坩埚、高频感应炉熔炼,在熔炼时先将熔炼室抽真空至10-3~10-5mmHg,充入氩气惰性保护气体,合金在熔融状态应充分除气以提高铸锭的致密度,最后浇铸在水冷铜模里,铸锭经过锻造、轧制、拉拔、稳定化热处理后,制备成直径小于0.08mm的丝材。
7.根据权利要求6所述的铜锰镓锗精密电阻合金的制备方法,其特征在于所述的稳定化热处理是指在高纯H2保护下、400~750℃下进行连续退火处理后,在80~300℃的甲基硅油中处理。
CNB2007100657263A 2007-03-19 2007-03-19 一种铜锰镓锗精密电阻合金及其制备方法 Expired - Fee Related CN100478470C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2007100657263A CN100478470C (zh) 2007-03-19 2007-03-19 一种铜锰镓锗精密电阻合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2007100657263A CN100478470C (zh) 2007-03-19 2007-03-19 一种铜锰镓锗精密电阻合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101020974A CN101020974A (zh) 2007-08-22
CN100478470C true CN100478470C (zh) 2009-04-15

Family

ID=38708852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2007100657263A Expired - Fee Related CN100478470C (zh) 2007-03-19 2007-03-19 一种铜锰镓锗精密电阻合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100478470C (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102693793B (zh) * 2012-06-04 2014-11-19 惠州市富济电子材料有限公司 一种发热电阻材料、含有其的陶瓷加热元件、制备及应用
CN105717333A (zh) * 2014-12-05 2016-06-29 苏州华电电气股份有限公司 一种交流电阻元件
TWI634220B (zh) * 2017-08-15 2018-09-01 行政院原子能委員會核能硏究所 硬焊材料組成物及其製造方法
CN111424190A (zh) * 2020-05-18 2020-07-17 新化县和安盛电子科技有限公司 精密电阻用金属丝合金材料及其制备方法
CN111863360A (zh) * 2020-08-14 2020-10-30 苏州利昇达电子科技有限公司 一种散热性强的精密电阻及其制作方法
CN115466877B (zh) * 2022-09-20 2023-10-20 重庆川仪自动化股份有限公司 一种用于制造精密电阻的锗锰铜合金

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1758327U (de) * 1957-10-05 1957-12-19 Werner Woelfer Truhe fuer fernsehgeraete, rundfunkempfaenger, plattenspieler od. dgl.
GB1155051A (en) * 1966-08-12 1969-06-18 Isabellen Hutte Heusler Kg Alloy
GB1309174A (en) * 1970-10-28 1973-03-07 Vnii Metrologii Im D I Mendele Copper-based alloys
US3847602A (en) * 1970-09-30 1974-11-12 B Blinov Copper-base alloy for high precision resistors
CN1495804A (zh) * 2002-09-13 2004-05-12 兴亚株式会社 电阻组成物、使用该组成物的电阻器及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1758327U (de) * 1957-10-05 1957-12-19 Werner Woelfer Truhe fuer fernsehgeraete, rundfunkempfaenger, plattenspieler od. dgl.
GB1155051A (en) * 1966-08-12 1969-06-18 Isabellen Hutte Heusler Kg Alloy
US3847602A (en) * 1970-09-30 1974-11-12 B Blinov Copper-base alloy for high precision resistors
GB1309174A (en) * 1970-10-28 1973-03-07 Vnii Metrologii Im D I Mendele Copper-based alloys
CN1495804A (zh) * 2002-09-13 2004-05-12 兴亚株式会社 电阻组成物、使用该组成物的电阻器及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101020974A (zh) 2007-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100478470C (zh) 一种铜锰镓锗精密电阻合金及其制备方法
KR101297485B1 (ko) 전자 재료용 Cu-Ni-Si-Co-Cr계 합금
JP4620173B1 (ja) Cu−Co−Si合金材
WO2024061010A1 (zh) 一种负电阻温度系数的锰铜合金和制备方法及用途
JP2018145457A (ja) アルミニウム合金導体、該導体を用いた絶縁電線、および該絶縁電線の製造方法
JP2012193408A (ja) 曲げ加工性に優れたCu−Ni−Si系合金
JP5539932B2 (ja) 曲げ加工性に優れたCu−Co−Si系合金
JPH06184679A (ja) 電気部品用銅合金
CN109295346B (zh) 一种高导电率的柔软铝合金及其制备方法和应用
JP6730784B2 (ja) 電子部品用Cu−Ni−Co−Si合金
CN114277280B (zh) 一种析出强化型锡黄铜合金及其制备方法
JP5952726B2 (ja) 銅合金
KR20240026277A (ko) 구리 합금재와, 이를 이용한 저항기용 저항 재료 및 저항기
JP2012229467A (ja) 電子材料用Cu−Ni−Si系銅合金
KR20240026276A (ko) 구리 합금재와, 이를 이용한 저항기용 저항 재료 및 저항기
JPS58210140A (ja) 伝導用耐熱銅合金
JP2012229468A (ja) 電子材料用Cu−Ni−Si−Co系銅合金
US2310094A (en) Electrical resistance element
JPS62182238A (ja) 連続鋳造鋳型用Cu合金
WO2012096351A1 (ja) Cu-Co-Si-Zr合金材及びその製造方法
JPS6173849A (ja) Cu基超伝導合金
CN111575557B (zh) 一种高导电铝合金及其热处理工艺
JP2697242B2 (ja) 冷却能の高いCu合金製連続鋳造鋳型材およびその製造法
US2850384A (en) Electrical resistance alloys
JPH1053824A (ja) 接点材用銅合金およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090415

Termination date: 20140319