CN101591742A - 导电材料 - Google Patents
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Abstract
本发明获得一种导电材料，该导电材料用于在维持稳定的电阻比的同时，提高机械强度的电阻线、传感器等。一种导电材料，其特征在于在Pt中包含400～10000ppm的Sr，剩余部分为不可避免的杂质，在Pt中，Pt和Sr作为金属互化物相而分散、析出。
Description
技术领域
本发明涉及导电材料的技术领域，用于在维持稳定的电阻比的同时，提高机械强度的电阻体、传感器等。
背景技术
在过去，采用通过使用一氧化碳、丁烷等的可燃气体用气体传感器的电阻加热，对催化剂进行加热，同时通过电阻的变化而检测的导电材料；或下述的导电材料，其中，对于利用热敏电阻、固体电解质的氧传感器，一氧化碳、氮氧化物等的气体传感器用引线，半导体气体传感器用引线要求在高温下稳定的电阻，谋求Pt、Pt-Rh合金等的固接的机械强度的提高。这样的导电材料即使在高温大气中，仍没有显著的氧化，具有稳定的耐腐蚀性。
发明内容
对于用于上述用途的导电材料，要求优良的耐腐蚀性和所采用的温度下的稳定的电阻。这样的导电材料按照线材、以蒸镀或溅射法等方式制作的薄膜、通过膏等印刷而烘焙的膜等的形式使用。其中，在用作线材的场合，要求一定程度以上的机械强度。另外，根据用途，用于直径在φ50μm以下的线材，不仅要求耐腐蚀性、耐热性、耐氧化性，而且要求良好的加工性。为了满足这些要求，采用Pt、Pt-Rh合金等。
但是，在Pt的机械强度低，另外在工序中，具有高温区域下的加热的场合，晶粒粗大，如果在工序中进行弯曲加工等，则具有从颗粒边界破裂的问题。
另外，在Pt中添加Rh等，还具有提高机械强度的情况，但是，由于蒸气压的不同，故具有组分改变，电阻变化的现象，具有在重视电阻变化的用途无法使用的问题。
添加元素也限于难以氧化的物质，比如，必须采用称为Rh的价格高于Pt的元素。
此外，在固接强化的场合，抑制晶粒粗大化的效果小，在于工序中曝露于1500℃以上的高温下的场合，具有相对Pt几乎没有变化的程度的粗大，从晶粒边界破坏的情况。
由此，还采用使氧化物等分散的材料，但是，具有难以进行50μm以下的极细线加工，与Pt、Pt合金相比较，延展性小等的问题。
于是，为了解决上述已有技术的课题，本发明人进行了深入的研究，其结果是，发现了下述的导电材料，其特征在于在Pt中包含400～10000ppm的Sr，剩余部分为不可避免的杂质，在Pt基体中，使Pt和Sr的金属互化物分散、析出。
另外，在Sr的添加量小于400ppm时，Pt和Sr没有充分地作为金属互化物而析出，机械强度变弱。另外，如果Sr的添加量超过10000ppm，则加工性降低，在加工中产生破碎、破裂，不能够加工成极细线(线径在50μm以下)。于是，Sr的添加量在400～10000ppm的范围内。
在本发明的导电材料中，电阻比稳定，并且高温下的机械强度高，抑制晶体颗粒的变大，加工性优良。此外，具有耐氧化性、耐腐蚀性，即使在曝露于1500℃以上的高温下的情况下，表面仍没有全面地通过氧化膜覆盖。
这样的导电材料可用于要求比如，利用温度系数的电阻线、氧传感器等的高温下稳定的电阻的引线等。
附图说明
图1为表示实施例3的EPMA的面分析结果的图。
具体实施方式
(实施例)
下面对本发明的具体的实施例进行说明。
表1表示实施例1～4、比较例1～2、已有例1～2的各试样的成分组成。
在氩气气氛中，对表1中所示的各成分组成的Pt和Pt合金进行熔融，将在铸模中进行了铸造的锭进行锻造、拉丝的加工，调查加工性、机械强度、电阻比。
加工性和机械强度的调查结果在表2中给出。
表1
| Sr(ppm) | Rh(mass％) | Pt(mass％) | |
| 实施例1 | 600 | - | bal. |
| 实施例2 | 1200 | - | bal. |
| 实施例3 | 3000 | - | bal. |
| 实施例4 | 6500 | - | bal. |
| 比较例1 | 61 | - | bal. |
| 比较例2 | 11500 | - | bal. |
| 已有例1 | - | - | bal. |
| 已有例2 | - | 13 | bal. |
表2
| 可否进行φ30μm的加工 | 拉伸强度(Mpa)(室温)*1 | 高温拉伸强度(MPa)(600℃)*1 | |
| 实施例1 | 可 | 161 | 66.7 |
| 实施例2 | 可 | 167 | 75.8 |
| 实施例3 | 可 | 253 | 118 |
| 实施例4 | 可 | 245 | 126 |
| 比较例1 | 可 | 131 | 46.8 |
| 比较例2 | 否 | - | - |
| 已有例1 | 可 | 127 | 36.4 |
| 已有例2 | 可 | 239 | 107 |
*1：1550℃×1小时热处理后试验，试样尺寸φ0.3mm×L50mm线材
像表2所示的那样，实施例均可进行φ30μm的拉丝。
另外，与已有例1的Pt相比较，各实施例的拉伸强度在室温下为1.3倍以上，在600℃下为2倍以上的强度，具有足够的拉伸强度。
此外，如果Sr在3000ppm以上(实施例3、4)，则具有与已有例2的PtRh合金相同程度的拉伸强度。
为了确认电阻比(R100/R0＝100℃的电阻/0℃的电阻，下略)的稳定性，在大气中，在600℃下，按照500小时对实施例1～4进行热处理，调查热处理前后的电阻比的变化率。
电阻比的变化率根据式1而计算。
式1：电阻比的变化率(％)
＝(热处理前的电阻比*2-热处理后的电阻比)/热处理前的电阻比×100
*2：热处理前的条件φ0.3mm×1000mm线，在1100℃×1小时的热处理后测定
结果示于表3。
表3
| 600℃，500小时的电阻比的变化率(％) | |
| 实施例1 | -0.01 |
| 实施例2 | -0.01 |
| 实施例3 | -0.01 |
| 实施例4 | -0.02 |
600℃为传感器所采用的温度区域，为高温，但是，即使实施例1～4均进行500小时热处理，仍没有较大的电阻比变化，结果良好。
在将导电材料用于线材的场合，如果晶粒直径粗，则沿晶粒边界而发生破坏较多，要求晶粒较细小。
于是，调查表1的试样的1550℃×1小时热处理后的平均晶粒直径。试样为φ0.3mm的线。
平均晶粒直径的计算方式通过式2表示。
式2：D＝2×{A/[π(μ1+(μ2/2))]}0.5
D：平均晶粒直径
A：测定面积
μ1：不与位于测定面积内存在的测定端部接触的晶粒的个数
μ2：与位于测定面积内存在的测定端部接触的晶粒的个数
结果示于表4。
表4
| 平均晶粒直径(μm) | |
| 实施例1 | 65 |
| 实施例2 | 50 |
| 实施例3 | 15 |
| 实施例4 | 15 |
| 比较例1 | 105 |
| 已有例1 | 150 |
| 已有例2 | 150 |
像表4所示的那样，在实施例中，热处理后的平均晶粒直径均小于100μm，确认晶体颗粒的粗大化的抑制效果。
与已有例相比较，比较例1抑制了晶粒的粗大化，但是，未获得实施例这样的效果。
在已有例中，无论Rh的有无，变得粗大，根据观察部位，还存在贯通线的颗粒边界。
通过X射线衍射，调查Pt以外的峰值，确认析出物的存在。
结果示于表5。
表5
| 实施例1 | 除Pt以外，确认Pt5Sr等的峰值 |
| 实施例2 | 除Pt以外，确认Pt5Sr等的峰值 |
| 实施例3 | 除Pt以外，确认Pt5Sr等的峰值 |
| 实施例4 | 除Pt以外，确认Pt5Sr等的峰值 |
| 比较例1 | 除Pt以外，没有特别确认 |
在实施例中，除了Pt以外，可确认Pt5Sr等的金属互化物的峰值，可确认析出相的存在。
在比较例中，无法确认Pt以外的峰值。
图1表示实施例3的EPMA的面分析结果。
像图1所示的那样，可根据Sr的面分析，确认1μm和数百nm的Sr析出物。
上面描述的本发明的特征在于通过在Pt中包含400～10000ppm的Sr的Pt合金构成，另外的特征在于在Pt中分散、析出有Pt和Sr的金属互化物相，由此，可提供作为用于电阻线、传感器等的导电材料的，采用稳定的电阻比的温度系数的导电材料。
产业上利用的可能性
本发明的导电材料的用途没有限制，但是，比如，可用作构成下述的加热器、电阻体、引线等的导电体用的材料。
(1)加热器；
(2)测温电阻体；
(3)一氧化碳和可燃性气体传感器用加热器和测温电阻体；
(4)热敏电阻用引线；
(5)固体电解质气体传感器用引线；
(6)半导体气体传感器用引线。
Claims (2)
1.一种导电材料，其特征在于在Pt中包含400～10000ppm的Sr，剩余部分为不可避免的杂质，在Pt中，Pt和Sr作为金属互化物相而分散、析出。
2.一种下述的(1)～(6)中的任意一者所述的导电体，其特征在于其由权利要求1所述的导电材料构成，
(1)加热器；
(2)测温电阻体；
(3)一氧化碳和可燃性气体传感器用加热器和测温电阻体；
(4)热敏电阻用引线；
(5)固体电解质气体传感器用引线；
(6)半导体气体传感器用引线。
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