JP2011507295A - 安定サーミスタ - Google Patents
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Abstract
Description
Re2-x-yCraMnbMcEyOz (I)
を有する組成物に基づくサーミスタを提供することにより達成され、ここで、
Reは、1種の希土類金属もしくは2種類以上の希土類金属の混合物であり、
Mは、ニッケル、コバルト、銅、マグネシウムおよびこれらの混合物からなる群から選択された金属であり、
Eは、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびこれらの混合物からなる群から選択された金属であり、
xは、a+b+cの総和かつ0.1〜1の間の数であり、モル分率a,bおよびcの相対比率は、三成分図における点A,B,CおよびDで境界される領域内にあり、但し、
点Aは、
y<0.006のとき、(Cr=0.00,Mn=0.93+10・y,M=0.07−10・y)であり、
y≧0.006のとき、(Cr=0.00,Mn=0.99,M=0.01)であり、
点Bは、
y<0.006のとき、(Cr=0.83,Mn=0.10+10・y,M=0.07−10・y)であり、
y≧0.006のとき、(Cr=0.83,Mn=0.16,M=0.01)であり、
点Cは、(Cr=0.50,Mn=0.10,M=0.40)であり、
点Dは、(Cr=0.00,Mn=0.51,M=0.49)である。
zは、2.5〜3.5の間の数である。
点Eは、
y<0.006のとき、(Cr=0.35,Mn=0.58+10・y,M=0.07−10・y)であり、
y≧0.006のとき、(Cr=0.35,Mn=0.64,M=0.01)であり、
点Fは、
y<0.006のとき、(Cr=0.65,Mn=0.28+10・y,M=0.07−10・y)であり、
y≧0.006のとき、(Cr=0.65,Mn=0.34,M=0.01)であり、
点Gは、(Cr=0.65,Mn=0.10,M=0.25)であり、
点Cは、(Cr=0.50,Mn=0.10,M=0.40)であり、
点Hは、(Cr=0.35,Mn=0.22,M=0.43)である。
EriCajCrkMnlNisOm (II)
を有している場合に良好な結果が得られ、ここで、
iは、1.4〜1.6の間の数であり、
jは、0.02〜0.2の間の数であり、
kは、0.15〜0.25の間の数、好ましくは0.2であり、
lは、0.14〜0.24の間の数、好ましくは0.19であり、
sは、少なくとも0.01であり、
mは、3.00である。
Er1.55Ca0.05Cr0.2Mn0.19Ni0.01O3 (III)
さらに、組成物の特に好ましい例は、一般式(II)、(III)と同じ化合物であって、Niが銅もしくはコバルトに置き換えられたものである。
Re1.6Cr0.2MnbNicO3 (IV)
の組成物に基づき、ここでReは、Y,Dy,Er、もしくはLa、またはYおよびDyの混合物、またはYおよびTbの混合物であり、bは、0.12〜0.14の間の数であり、cは、0.06〜0.07の間の数である。
YnTbpCr0.2MnbNicO3 (V)
ここで、nは、Yのモル分率であるとともに、1.2〜1.3の間の数であり、pはTbのモル分率であるとともに、0.3〜0.4の間の数であり、bは0.12〜0.14の間の数であり、cは0.06〜0.07の間の数である。
Y1.24Tb0.36Cr0.2Mn0.132Ni0.068O3 (VI)
サーミスタの組成物の平均(焼結)粒径は3μm未満であり、好ましくは2μm未満、さらに好ましくは1.0〜1.9μmである。
i)少なくとも一つの希土類金属酸化物を、酸化マンガンと、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、および酸化マグネシウムからなる群から選択された少なくとも1つの金属酸化物と、任意選択的に炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、およびこれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つの化合物と、任意選択的に酸化クロムと、混合し、
ii)ステップi)で得た混合物を粉砕し、
iii)ステップii)で得た混合物を所望の形状を有する物品に成形し、
iv)前記物品を焼成する
ステップを備える。
組成物Y1.24Tb0.36Cr0.2Mn0.2O3に基づく一連のサーミスタを次の手順で作成し、ここでMnが漸次Niに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Y1.24Tb0.36Cr0.2Mn0.2O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでMnが漸次Coに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Y1.24Tb0.36Cr0.2Mn0.2O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでMnが漸次Cuに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Y1.24Tb0.36Cr0.2Mn0.2O3に基づく一連のサーミスタを作成した。一方のグループは前記の組成物に比べてCrの含有量が多かったが、他方のグループは前記の組成物に比べてCrの含有量が少なかった。両グループともMnが漸次Niに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Y1.24Tb0.36Mn0.4O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでMnが漸次ニッケルに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Y1.24Tb0.36Mn0.264Ni0.136O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでMnおよびNiが漸次クロムに置き換えられたが、Ni/Mn比は一定に保たれた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Y1.6Cr0.2Mn0.132Ni0.068O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでYが漸次Dyに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Er1.6Cr0.2Mn0.2O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでMnが漸次Niに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Er1.6Cr0.2Mn0.2O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでMnが漸次Mgに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Er1.6Cr0.2Mn0.2O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでErが漸次Ca、もしくはCaおよびNiに置き換えられた。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Y1.24Tb0.36Cr0.2Mn0.08Ni0.12O3に基づく一連のサーミスタを作成し、ここでコランダム相が変更された。
実施例1で説明した手順と同様にして、組成物Y1.24La0.36Cr0.2Mn0.2O3に基づく2つのサーミスタを作成し、ここでMnが一部Niに置き換えられた。
Claims (33)
- 一般式(I):
Re2-x-yCraMnbMcEyOz (I)
を有する組成物に基づくサーミスタであって、
Reは、1種の希土類金属、もしくは2種類以上の希土類金属の混合物であり、
Mは、ニッケル、コバルト、銅、マグネシウムおよびこれらの混合物からなる群から選択された金属であり、
Eは、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびこれらの混合物からなる群から選択された金属であり、
xは、a+b+cの総和、かつ0.1〜1の間の数であるとともに、モル分率a,bおよびcの相対比率は、三成分図における点A,B,CおよびDで境界される領域内にあり、但し、
点Aは、
y<0.006のとき、(Cr=0.00,Mn=0.93+10・y,M=0.07−10・y)であり、
y≧0.006のとき、(Cr=0.00,Mn=0.99,M=0.01)であり、
点Bは、
y<0.006のとき、(Cr=0.83,Mn=0.10+10・y,M=0.07−10・y)であり、
y≧0.006のとき、(Cr=0.83,Mn=0.16,M=0.01)であり、
点Cは、(Cr=0.50,Mn=0.10,M=0.40)であり、
点Dは、(Cr=0.00,Mn=0.51,M=0.49)であり、
yは、0〜0.5・xの間の数であり、
zは、2.5〜3.5の間の数であることを特徴とするサーミスタ。 - 前記モル分率a,b,cの相対比率が、三成分図における点E,F,G,C,Hで境界される領域内にあり、但し、
点Eは、
y<0.006のとき、(Cr=0.35,Mn=0.58+10・y,M=0.07−10・y)であり、
y≧0.006のとき、(Cr=0.35,Mn=0.64,M=0.01)であり、
点Fは、
y<0.006のとき、(Cr=0.65,Mn=0.28+10・y,M=0.07−10・y)であり、
y≧0.006のとき、(Cr=0.65,Mn=0.34,M=0.01)であり、
点Gは、(Cr=0.65,Mn=0.10,M=0.25)であり、
点Cは、(Cr=0.50,Mn=0.10,M=0.40)であり、
点Hは、(Cr=0.35,Mn=0.22,M=0.43)であることを特徴とする請求項1に記載のサーミスタ。 - 前記Reは、Y,Tb,Dy,Er,La,およびこれらの組み合わせよりなる群から選択されることを特徴とする請求項1または2に記載のサーミスタ。
- 前記Reは、Y,Dy,Er,もしくはLa、または、YおよびDyの混合物、またはYおよびTbの混合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記Reは、YおよびTbの混合物であり、前記Yのモル分率の、前記Tbのモル分率に対する比率が、5:1〜1:1であり、好ましくは4.5:1〜3:1であり、さらに好ましくは約3.5:1であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記xは、0.2〜0.6の間の数であり、好ましくは0.3〜0.5、さらに好ましくは0.35〜0.45、最も好ましくは0.4であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記モル分率a,b,cの相対比率が、a=0.4〜0.6:b=0.23〜0.43:c=0.08〜0.28であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記モル分率a,b,cの相対比率が、a=0.45〜0.55:b=0.28〜0.38:c=0.12〜0.22であることを特徴とする請求項7に記載のサーミスタ。
- 前記モル分率a,b,cの相対比率が、a=0.5:b=0.33:c=0.17であることを特徴とする請求項8に記載のサーミスタ。
- 前記Mが、Niであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記Reが、Y,Dy,Er,もしくはLa、または、YおよびDyの混合物、またはYおよびTbの混合物であり、前記Mが、Niであることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記zが、2.75〜3.25の間の数であり、好ましくは2.90〜3.10、さらに好ましくは2.95〜3.05、最も好ましくは3.00であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記yが、0.01〜0.2の間の数であり、好ましくは0.02〜0.1、さらに好ましくは0.03〜0.06、最も好ましくは0.05であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記Eが、カルシウムであることを特徴とする請求項13に記載のサーミスタ。
- 前記cが、少なくとも0.01であることを特徴とする請求項13または14に記載のサーミスタ。
- 前記Mが、ニッケル、コバルト、もしくは銅であることを特徴とする請求項13〜15のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記Reが、Erであることを特徴とする請求項13〜16のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記組成物が、一般式:
EriCajCrkMnlNisOm (II)
を備え、但し、
iは、1.4〜1.6の間の数であり、
jは、0.02〜0.2の間の数であり、
kは、0.15〜0.25の間の数、好ましくは0.2であり、
lは、0.14〜0.24の間の数、好ましくは0.19であり、
sは、少なくとも0.01であり、
mは、3.00であることを特徴とする請求項17に記載のサーミスタ。 - 前記組成物が、化学式(III):
Er1.55Ca0.05Cr0.2Mn0.19Ni0.01O3 (III)
を備えることを特徴とする請求項18に記載のサーミスタ。 - 前記yが、0であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記組成物が、一般式(IV):
Re1.6Cr0.2MnbNicO3 (IV)
を備え、
Reは、Y,Dy,Er,もしくはLa、または、YおよびDyの混合物、またはYおよびTbの混合物であり、bは、0.12〜0.14の間の数であり、cは、0.06〜0.07の間の数であることを特徴とする請求項20に記載のサーミスタ。 - 前記Reが、YおよびTbの混合物であることを特徴とする請求項21に記載のサーミスタ。
- 前記組成物が、一般式(V):
YnTbpCr0.2MnbNicO3 (V)
を備え、
nは、Yのモル分率であるとともに、1.2〜1.3の間の数であり、pは、Tbのモル分率であるとともに、0.3〜0.4の間の数であり、bは、0.12〜0.14の間の数であり、cは、0.06〜0.07の間の数であることを特徴とする請求項21または22に記載のサーミスタ。 - 前記組成物が、一般式(VI):
Y1.24Tb0.36Cr0.2Mn0.132Ni0.068O3 (VI)
を備えることを特徴とする請求項23に記載のサーミスタ。 - 前記組成物が、コランダム相およびペロフスカイト相を備えることを特徴とする請求項1〜24に記載のサーミスタ。
- 前記組成物に基づく前記コランダム相のモル分率が、0.4〜0.8の間、好ましくは0.5〜0.7であり、前記ペロフスカイト相のモル分率が、0.2〜0.6の間、好ましくは0.3〜0.5であることを請求項25に記載のサーミスタ。
- 前記組成物に基づく前記コランダム相のモル分率が0.6であり、前記ペロフスカイト相のモル分率が0.4であることを特徴とする請求項26に記載のサーミスタ。
- 前記コランダム相の組成物の平均粒径が3μm未満であり、好ましくは2μm未満、さらに好ましくは1.5〜1.9μmであることを特徴とする請求項25〜27のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記ペロフスカイト相の組成物の平均粒径が3μm未満であり、好ましくは2μm未満、さらに好ましくは1.0〜1.9μmであることを特徴とする請求項25〜28のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記サーミスタの前記一般式(I)を有する組成物の平均粒径が3μm未満であり、好ましくは2μm未満、さらに好ましくは1.0〜1.5μmであることを特徴とする請求項1〜29のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記サーミスタの25°Cにおける抵抗率が、2〜2,000kΩ・mmであり、好ましくは500〜1,500kΩ・mm、さらに好ましくは1,000〜1,200kΩ・mmであることを特徴とする請求項1〜30のいずれかに記載のサーミスタ。
- 前記サーミスタのB25/85値が、2,000〜4,000Kであることを特徴とする請求項1〜31のいずれかに記載のサーミスタ。
- 請求項1〜32のいずれかに記載のサーミスタの製造方法であって、
i)少なくとも一つの希土類金属酸化物を、酸化マンガンと、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、および酸化マグネシウムからなる群から選択された少なくとも1つの金属酸化物と、任意選択的に炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、およびこれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つの化合物と、任意選択的に酸化クロムと、混合し、
ii)ステップi)で得た混合物を粉砕し、
iii)ステップii)で得た前記混合物を所望の形状を有する物品に成形し、
iv)前記物品を焼成する
ステップを備えたサーミスタの製造方法。
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