DE2518894A1

DE2518894A1 - Heissleiter fuer hohe temperaturen

Info

Publication number: DE2518894A1
Application number: DE19752518894
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Chem Dr Walch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-04-28
Filing date: 1975-04-28
Publication date: 1976-11-04
Also published as: JPS51133790A; US4010119A; FR2309961A1; DE2518894B2; DE2518894C3

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, d(£i°

Borlin und München Wittelsbachs^ülatz 2

VPA 75 P 1065 BRD

Heißleiter für hohe Temperaturen.

Die Erfindung betrifft einen Heißleiter für hohe Temperaturen, der aus einem gesinterten Oxidgemisch der Seltenerdmetalle besteht.

Als Heißleiter v/erden 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 haben allerdings den Nachteil, daß sie sich bei Temperaturen oberhalb 600 ⁰C zersetzen, so daß Oxid-Heißleiter 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 ⁰C 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 (G3-PS 874 332) und Praseodym-Zirkon-Oxid (DT-OS 2 333 189) bekannt. Diese bekannten Heißleiter haben jedoch einen Varistor-Effekt, d.h. ihre Widerstandswerte sind nicht nur temperatur- sondern auch spannungsabhängig.

VPA 9/140/5011b Sac-12 Pj -2-

R Γ) 9 8 h b / (j h 8 9

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Heißleiter zur Messung und Regelung hoher Temperaturen anzugeben, der keinen Varistor -Effekt auf v/eist, einen großen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes hat. und einen möglichst niedrigen spezifischen Widerstand besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einem Heißleiter der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er ein Gemisch von Neodym- und Samariumoxid enthält.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung enthält der Heißleiter 20 bis 95 Atom% Neodym.

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 1;

Ein Gemisch aus 99,9 tigern Neodym- und 99,9 %igem Samariumoxid, das 25 Atom^ Neodym enthielt, wurde in Salzsäure aufgelöst und gemeinsam als Oxalat ausgefällt. Das gefällte Oxalat wurde abfiltriert, bei einer Temperatur von 900 ⁰C 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 parallel gespannten Drähten aus Platin oder einer Platinlegierung angebracht. Nach einer Vortrocknung wurde die Thermistorperle bei Temperaturen von 1650 bis 1700 ⁰C 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.

VPA9/140/₅0i1_b 6 098 4.WtIb₈₉ '

Ausfiihrunsrsbeist)iel 2:

Thermistoren wurden in gleicher Weise v/ie im Ausführungsbeispiel 1 hergestellt, wobei das Ausgangsgemisch 50 Atom% Neodym enthielt.

In der Figur ist der spezifische Widerstand R____ der nach

den Ausführungsbeispielen hergestellten Heißleiter in Abhängigkeit von der Temperatur t im Temperaturintervall 500 bis 1500 ⁰C dargestellt. Wie der Figur entnehmbar ist, fällt der spezifische Widerstand in diesem Temperaturbereich von ca.

auf ca. 10 Ohm cm. Die Kennlinien folgen dabei der für oxidische Heißleiter üblichen Gleichung In R_OT,_Q„ = in A + B/T,

in welcher A und B Materialkonstanten sind und T die absolute Temperatur bedeutet.

Der erfindungsgemäße Heißleiter eignet sich allgemein zur Temperaturmessung und -regelung oberhalb 500 ⁰C. 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 in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Perlenform, sondern auch in den anderen bekannten Formen wie z.B. Scheiben oder Röhrchen herstellen.

5 Patentansprüche
1 Figur.

VPA 9/140/5011b -4-

. 609845/0589

Claims

Patentansprüche

1. Heißleiter für .hohe Temperaturen, der aus einem gesinterten Oxidgemisch der Seltenerdmetalle besteht, dadurch gekennzeichnet , daß er ein Gemisch von Neodym- und Samariumoxid enthält.

2. Heißleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er 20 bis 95 Atom% Neodym enthält.

3. Heißleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß er 25 bis 50 Atom% Neodym enthält.

4. Heißleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß er 25 Aton$ Neodym und 75 Aton$ Samarium enthält.

5. Heißleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß er 50 Aton$ Neodym und 50 Aton$ Samarium enthält.

VPA 9/140/5011b