DE2518856B2 - Heißleiter für hohe Temperaturen - Google Patents

Heißleiter für hohe Temperaturen

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Description

Die Erfindung betrifft einen Heißleiter für hohe Temperaturen aus einem gesinterten Oxidgemisch der Seltenerdmetalle.
Ein derartiger Heißleiter ist auster DE-OS 14 65 389 bekannt
Als Heißleiter werden solche Widerstände bezeichnet, die einen negativen Temperaturkoeffizienten ihrer Widerstandswerte aufweisen. Andere Bezeichnungen für derartige Widerstände sind Thermistor bzw. NTC-Widerstand. Sie bestehen im allgemeinen aus Mischoxiden der Elemente Mangan, Eisen, Kobalt Nickel, Kupfer bzw. Zink. Diese Oxide und ihre Mischungen zersetzen sich allerdings bei Temperaturen oberhalb 6000C, so daß Oxid-Heizleiter aus diesen Grundstoffen für höhere Temperaturen nicht geeignet sind. Da irreversible Änderungen aber bereits bei niedrigeren Temperaturen auftreten können, ist es empfehlenswert diese Heißleiter bei höchstens 300 oder 350° C einzusetzen.
Es ist zwar aus der »Zeitschrift für Elektrochemie« 1959, Seiten 269 bis 274, bekannt daß die Leitfähigkeit der seltenen Erden mit steigender Temperatur zunimmt, jedoch ist dort kein Hinweis darauf gegeben, daß die seltenen Erden oder Mischungen aus ihnen als Heißleiter geeignet sind.
Weiterhin sind Heißleiter für höhere oder hohe Temperaturen bekannt, die aus einer seltenen Erde unter Zusatz von Zirkon-Oxid hergestellt sind. Insbesondere sind solche aus Yttrium-Zirkon-Oxid (GB-PS 8 74 882) und Praseodym-Zirkon-Oxid (DE-OS 23 33 189) bekannt. Diese bekannten Heißleiter haben jedoch einen Varistor-Effekt, d. h. ihre Widerstandswerte sind nicht nur temperatur- sondern auch spannungsabhängig.
Der aus der DE-OS 14 65 389 bekannte Heißleiter besteht aus einer festen Lösung von Oxiden mehrwertiger Metalle entsprechend einer Formel MO · M'O' wobei M und M' aus einer Gruppe solcher mehrwertiger Metalle (Gi) ausgewählt sind, von denen wenigstens die Wertigkeit eines Elektrons in der 3d-Umlauf-Laufbahn liegt während die Wertigkeit wenigstens eines der Elektronen der Gruppe (G2) in der 4d-Umlauf-Laufbahn liegt, und die Wertigkeit aller Elektronen der Gruppe (G3) ausschließlich in den s- und p-Umlauf-Laufbahnen liegen. Zusätzlich enthält der Heißleiter einen kleinen Anteil von etwa 5 Mol-% oder weniger wenigstens eines den Widerstand modifizierenden Metalloxides. Von den Seltenerdmetallen erfüllen lediglich Skandium und Yttrium die Bedingungen für M bzw. M'. Die Kennlinien dieser Heißleiter folgen nicht der für oxidische Heißleiter üblichen Gleichung (In R — In A + B/1% wodurch sich Schwierigkeiten bei der Temperaturbestimmung ergeben können.
Aus der DE-OS 1515 354 ist ein Verfahren zur s Herstellung eines temperaturempfindlichen Widerstandes sehr geringer Abmessungen bekannt, bei welchem zwei elektrisch leitende Elemente in geringem Abstand zueinander angeordnet werden und auf die einander zugekehrten Enden dieser Elemente ein Tropfen einer Dispersion fines halbleitenden Materials aufgebracht wird, woraufhin die genannten Enden und das darauf befindliche halbleitende Material der Wirkung einer Flamme ausgesetzt werden. Aus der DE-OS 16 65 275 ist die Verwendung von polykristallinem kubischem
is Siliziumkarbid als NTC-Widerstand und aus der DE-OS 22 03 118 ein Thermistor aus kristallinem Bor bekannt.
Hinweise auf die Verwendung von Seltenerdmetallen - für die Herstellung von Thermistoren sind diesen Druckschriften nicht zu entnehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Heißleiter der eingangs angegebenen Art zur Messung und Regelung hoher Temperaturen anzugeben, der keinen Varistor-Effekt aufweist einen großen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes hat einen möglichst niedrigen spezifischen Widerstand besitzt und dessen Kennlinie der für oxidische Heißleiter üblichen Gleichung folgt
Diese Aufgabe wird bei einem Heißleiter der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß er aus einem Gemisch von Neodym- und Gadoliniumoxid mit 99,9%iger Reinheit der beiden Komponenten besteht
Gemäß Weiterbildungen der Erfindung enthält der Heißleiter 20 bis 95 Atom-% Neodym bzw. vorzugsweise 80 Atom-% Neodym und 20 Atom-% Gadolinium.
Der erfindungsgemäße Heißleiter läßt sich bis zu sehr hohen Temperaturen einsetzen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die seltenen Erden bei Temperaturen bis zu mindestens 1750° C nicht zersetzen, da sie sehr hohe Bildungsenthalpien besitzen. Weiterhin hat der Heißleiter gemäß der Erfindung bei hohen Temperaturen einen verhältnismäßig niedrigen spezifischen Widerstand, und er weist keinen Varistoreffekt auf. Der Vorteil des großen Temperaturkoeffizienten macht ihn den herkömmlich bei hohen Temperaturen verwendeten Thermometallen bzw. Thermoelementen überlegen.
Ausführungsbeispiel
Ein Gemisch aus 99,9%igem Neodym- und 99,9%igem Gadoliniumoxid, das 80 Atom-% Neodym enthielt wurde in Salzsäure aufgelöst und gemeinsam als Oxalat ausgefällt Das gefällte Oxalat wurde abfiltriert bei einer Temperatur von 900° C kalziniert und anschließend fein gemahlen. Zur Herstellung von Thermistoren wurde das kalzinierte und gemahlene Oxidgemisch mit einem geeigneten Bindemittel versehen und als Perle zwischen zwei parallelgespannten Drähten aus Platin oder einer Platinlegierung angebracht Nach einer Vortrocknung wurde die Thermistorperle bei Temperaturen von 1700° C in oxidierender Atmosphäre gesintert Je nach gewünschtem Anwendungsgebiet kann die gesinterte Perle mit einem Glasüberzug versehen oder in ein Glas- bzw. Quarzgehäuse eingebaut werden. Dies empfiehlt sich besonders, wenn der Heißleiter zur Temperaturmessung aggressiver Medien verwendet werden soll.
In der Figur ist die Abhängigkeit des spezifischen Widerstandes Rspez eines nach dem Ausführungsbeispiel hergestellter. Heißleiters von der Temperatur t im
Temperaturintervall von 500 bis 15000C dargestellt Wie der Figur entnehmbar ist, fällt der spezifische Widerstand in diesem Temperaturbereich von ca. 107 auf ca 102 Ohm cm. Die Kennlinie folgt dabei der für oxidische Heißleiter üblichen Gleichung.
=In A+ B/T,
'in welcher A und B Materialkonstanten sind und Tdie absolute Temperatur bedeutet
Der erfindungsgemäße Heißleiter eignet sich allgemein zur Temperaturmessung und -regelung oberhalb 5000C. Wenn er in ein Gehäuse eingebaut ist, können die Temperaturen aggressiver Gase, wie z. B. Kraftfahrzeugabgase, gemessen werden.
Der erfindungsgemäße Heißleiter läßt sich nicht nur in der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Perlenform, sondern auch in den anderen bekannten Formen wie z. B. Scheiben und Röhrchen herstellen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Heißleiter für hohe Temperaturen aus einem gesinterten Oxidgemisch der Seltenerdmetalle, d a durch gekennzeichnet, daß er aus einem Gemisch von Neodym- und Gadoliniumoxid mit 99,9%iger Reinheit der beiden Komponenten besteht
2. Heißleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 20 bis 96 Atom-% Neodym enthält
3. Heißleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er 80 Atom-% Neodym und 20 Atom-% Gadolinium enthält
DE752518856A 1975-04-28 1975-04-28 Heißleiter für hohe Temperaturen Expired DE2518856C3 (de)

Priority Applications (4)

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DE752518856A DE2518856C3 (de) 1975-04-28 1975-04-28 Heißleiter für hohe Temperaturen
US05/678,070 US4010121A (en) 1975-04-28 1976-04-19 High temperature hot conductors
FR7612420A FR2309963A1 (fr) 1975-04-28 1976-04-27 Thermistance pour des temperatures elevees
JP51049319A JPS51133791A (en) 1975-04-28 1976-04-28 Thermistor for high temperature

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DE2518856A1 DE2518856A1 (de) 1976-11-04
DE2518856B2 true DE2518856B2 (de) 1978-06-29
DE2518856C3 DE2518856C3 (de) 1979-03-01

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US4010121A (en) 1977-03-01
DE2518856C3 (de) 1979-03-01
JPS51133791A (en) 1976-11-19
DE2518856A1 (de) 1976-11-04

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