JPS63287002A - 電気抵抗器及びその製造方法、並びに電気抵抗器用導体として使用される合金 - Google Patents
電気抵抗器及びその製造方法、並びに電気抵抗器用導体として使用される合金Info
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
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- H01C7/006—Thin film resistors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、支持面を有する絶縁性基材または心材、前記
支持面上に置かれる抵抗体からなる電気抵抗器及びその
製造方法、並びに電気抵抗器用導体として使用される合
金に関する。
支持面上に置かれる抵抗体からなる電気抵抗器及びその
製造方法、並びに電気抵抗器用導体として使用される合
金に関する。
一般に使用されている抵抗器では、絶縁性心材の回りに
金属の被膜が施されている。心材は、通常セラミックま
たはガラス材であり、これに、ニッケルークロム合金に
クロム）または１個以上の他の元素とのニッケルクロム
合金が、蒸着またはスパッター（Ｓｐｕｔｔｅｒ）によ
り被覆される。ニクロム被膜が抵抗器で使用されるのは
、安定性があり、かつ抵抗器の、温度係数（ＴＣＲ）が
ほぼ０となるからである。
金属の被膜が施されている。心材は、通常セラミックま
たはガラス材であり、これに、ニッケルークロム合金に
クロム）または１個以上の他の元素とのニッケルクロム
合金が、蒸着またはスパッター（Ｓｐｕｔｔｅｒ）によ
り被覆される。ニクロム被膜が抵抗器で使用されるのは
、安定性があり、かつ抵抗器の、温度係数（ＴＣＲ）が
ほぼ０となるからである。
ＴＣＲを改良するために、これらニクロム被膜にアルミ
ニウムを加えることはよく行われる。数パーセントのア
ルミニウムをニクロム超合金に添加すると、表面に、主
としてＡＩ、０３からなる酸化物が生成する。この酸化
物のスケールは、不純物や腐食から保護する役目をする
。
ニウムを加えることはよく行われる。数パーセントのア
ルミニウムをニクロム超合金に添加すると、表面に、主
としてＡＩ、０３からなる酸化物が生成する。この酸化
物のスケールは、不純物や腐食から保護する役目をする
。
しかし、Ａｌ２Ｏ，の酸化物は高温で割れる。
一方、比較的少量の希土類金属または遷移金属を添加す
ると、ニクロム・アルミニウム超合金の耐酸化性を改良
することが判明した。他の研究によると、被膜を冒すよ
うな普通の不純物は、金属原子から電子を引き出し、こ
の電子が、粒子境界を越えて、さらに強力な金属型結合
を引き起こさないようにする。
ると、ニクロム・アルミニウム超合金の耐酸化性を改良
することが判明した。他の研究によると、被膜を冒すよ
うな普通の不純物は、金属原子から電子を引き出し、こ
の電子が、粒子境界を越えて、さらに強力な金属型結合
を引き起こさないようにする。
これらの研究は、超合金とは反対に、ニクロム被膜には
当てはまらなかった。超合金に関する研究の中で、電気
抵抗器に関するものはなかった。
当てはまらなかった。超合金に関する研究の中で、電気
抵抗器に関するものはなかった。
例えば、１９８２年ナサ（ＮＡＳＡ）に付与された米国
特許第４，３４０，４２５号明細書には、超合金の改良
について記載されている。これは、超合金の性能を改良
するために、ジルコニウムを添加するものであり、約０
．１３重量％が最適であるが、０．０６〜０．２０重量
％の範囲が有効である。
特許第４，３４０，４２５号明細書には、超合金の改良
について記載されている。これは、超合金の性能を改良
するために、ジルコニウムを添加するものであり、約０
．１３重量％が最適であるが、０．０６〜０．２０重量
％の範囲が有効である。
本発明者の研究に↓す、所要の効果を得るためには、ニ
クロム被膜に、より高い割合でジルコニウムを添加する
必要があり、約１．０％〜６．０％の範囲が好ましく、
最適な割合は約３．０％であることが分かった。
クロム被膜に、より高い割合でジルコニウムを添加する
必要があり、約１．０％〜６．０％の範囲が好ましく、
最適な割合は約３．０％であることが分かった。
抵抗器の被膜も、基礎構成が超合金とはかなり相違する
。例えば、抵抗器被膜のクロム含有率は３０％以上であ
るが、超合金のクロム含有率は１０％〜２０％であるの
が通常である。ニクロム被膜では、１．０％以上の遷移
金属または希土類元素を添加する必要があるが、超合金
の場合は、１％未満が最適のようである。
。例えば、抵抗器被膜のクロム含有率は３０％以上であ
るが、超合金のクロム含有率は１０％〜２０％であるの
が通常である。ニクロム被膜では、１．０％以上の遷移
金属または希土類元素を添加する必要があるが、超合金
の場合は、１％未満が最適のようである。
本発明で挙げた元素を添加することによって、酸化物の
耐腐食性を改良し、また、Ａ１．ｘＯ，スケールを増大
させ、ニッケルークロム−アルミニウムの結合を強化さ
せて、スケールの安定性を高めることができることが分
かった。
耐腐食性を改良し、また、Ａ１．ｘＯ，スケールを増大
させ、ニッケルークロム−アルミニウムの結合を強化さ
せて、スケールの安定性を高めることができることが分
かった。
この元素は、すべて酸素活性及び硫黄活性を有している
。ニッケルに比べて原子の半径が大きいこの元素は、ニ
ッケルにほとんど溶解せず、酸素活性を有し、Ａ１□０
３の固着及び安定性を改良し、従って、ニクロム被膜の
安定性を改良するのである。
。ニッケルに比べて原子の半径が大きいこの元素は、ニ
ッケルにほとんど溶解せず、酸素活性を有し、Ａ１□０
３の固着及び安定性を改良し、従って、ニクロム被膜の
安定性を改良するのである。
本発明の目的は、高温貯蔵または高電力作業における電
気安定性、またはこれらを組み合わせたものを改良した
ニクロム被膜または金属被膜代用品を提供することであ
る。
気安定性、またはこれらを組み合わせたものを改良した
ニクロム被膜または金属被膜代用品を提供することであ
る。
本発明の別の目的は、不純物から保護し、酸化による割
れを防ぐことである。
れを防ぐことである。
本発明は、電気抵抗器で使用するまたは他の高温で使用
する改良ニクロム被膜または金属被膜代用品、及び改良
した電気安定性を有する前記被膜及び被膜代用品の製造
方法に関する。
する改良ニクロム被膜または金属被膜代用品、及び改良
した電気安定性を有する前記被膜及び被膜代用品の製造
方法に関する。
抵抗器のＴＣＨに、有意に影響を与えずに安定性を改良
する。この改良は、被膜抵抗器に遷移元素または希土類
元素を添加することにより行われる。
する。この改良は、被膜抵抗器に遷移元素または希土類
元素を添加することにより行われる。
本発明の電気抵抗器は、支持面を有する絶縁性基材また
は心材と、前記支持面上に置かれた抵抗体とからなる電
気抵抗器において、前記抵抗体が。
は心材と、前記支持面上に置かれた抵抗体とからなる電
気抵抗器において、前記抵抗体が。
少量で有効量のニッケル、クロム、及びアルミニウム、
遷移元素、希土類元素からなる群から選んだ物質からな
り、前記電気抵抗器の腐食を防ぎ、かつ電気的安定性を
与えるために、不純物に対するバリヤーを提供するよう
になっていることを特徴としている。
遷移元素、希土類元素からなる群から選んだ物質からな
り、前記電気抵抗器の腐食を防ぎ、かつ電気的安定性を
与えるために、不純物に対するバリヤーを提供するよう
になっていることを特徴としている。
同じくその製造方法は、支持面を有する絶縁性基材また
は心材と、前記支持面に置かれた抵抗体とからなる電気
抵抗器の製造方法において、前記抵抗体が、少量で有効
量のニッケル及びクロムからなり、かつアルミニウム、
遷移元素、希土類元素からなる群から選んだ物質を、少
量で効果的な量だけ添加することにより、前記抵抗体が
不純物に対するバリヤーを提供し、腐食を防ぐとともに
、前記電気抵抗器に電気安定性を与えるようにすること
を特徴としている。
は心材と、前記支持面に置かれた抵抗体とからなる電気
抵抗器の製造方法において、前記抵抗体が、少量で有効
量のニッケル及びクロムからなり、かつアルミニウム、
遷移元素、希土類元素からなる群から選んだ物質を、少
量で効果的な量だけ添加することにより、前記抵抗体が
不純物に対するバリヤーを提供し、腐食を防ぐとともに
、前記電気抵抗器に電気安定性を与えるようにすること
を特徴としている。
本発明による電気抵抗用導体として使用される合金は、
腐食防止物質及び安定化物質として、ニッケル、クロム
及びこれらの混合物、及びアルミニウム、遷移元素、希
土類元素からなる群から選んだ物質を、少量でかつ有効
量含むことを特徴としている。
腐食防止物質及び安定化物質として、ニッケル、クロム
及びこれらの混合物、及びアルミニウム、遷移元素、希
土類元素からなる群から選んだ物質を、少量でかつ有効
量含むことを特徴としている。
ニッケル・クロム合金は、主に３０％ニッケルと７０％
クロム、または７０％ニッケルと３０％クロム、または
中間生成物からなる。ＴＣＲを０にするために、充分な
量のアルミニウムをニッケルクロムに添加することがよ
く行われる。アルミニウムを材料に添加する場合の代表
的な組成は、３３％ニッケル、３３％クロム、３３％ア
ルミニウムである。
クロム、または７０％ニッケルと３０％クロム、または
中間生成物からなる。ＴＣＲを０にするために、充分な
量のアルミニウムをニッケルクロムに添加することがよ
く行われる。アルミニウムを材料に添加する場合の代表
的な組成は、３３％ニッケル、３３％クロム、３３％ア
ルミニウムである。
基礎ニッケル・クロム合金に対して、本発明では、遷移
金属または希土類元素を添加する。これらの元素の中の
１個または組み合わせたものを１．０〜３０重量％、好
ましくは３．０〜６．０重量％の範囲で添加する。最適
な性能は、３．０重量％の添加の際に得られる。
金属または希土類元素を添加する。これらの元素の中の
１個または組み合わせたものを１．０〜３０重量％、好
ましくは３．０〜６．０重量％の範囲で添加する。最適
な性能は、３．０重量％の添加の際に得られる。
最適の結果をもたらす遷移元素の好ましいものとしては
、スカンジウム、イツトリウム、ジルコニウム、ハフニ
ウムが挙げられる。最適の性能を与える希土類としては
、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユ
ウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウ
ム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウ
ム、ルテチウム、トリウムが挙げられる。
、スカンジウム、イツトリウム、ジルコニウム、ハフニ
ウムが挙げられる。最適の性能を与える希土類としては
、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユ
ウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウ
ム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウ
ム、ルテチウム、トリウムが挙げられる。
抵抗体は、基材または心材に析出された被膜、または抵
抗器の向りに巻かれた針金からなっている。または箔あ
るいは線条を、被膜の代わりとしてもよい。
抗器の向りに巻かれた針金からなっている。または箔あ
るいは線条を、被膜の代わりとしてもよい。
上記被膜は、アルゴンの直流磁気増強スパッターによっ
て形成される。この被膜は、ニクロム被膜用標準スパッ
ターパラメータを使って、金属被膜抵抗器を製造するた
めに通常使用する型のセラミック円筒上に、又は薄い被
膜の網またはチップを製造するために使用されるガラス
またはセラミック基材の上に析出される。析出した被膜
は、スクエアあたり２０〜１００オームであった。他の
工程は、すべて標準ニクロム被膜の場合と同じである。
て形成される。この被膜は、ニクロム被膜用標準スパッ
ターパラメータを使って、金属被膜抵抗器を製造するた
めに通常使用する型のセラミック円筒上に、又は薄い被
膜の網またはチップを製造するために使用されるガラス
またはセラミック基材の上に析出される。析出した被膜
は、スクエアあたり２０〜１００オームであった。他の
工程は、すべて標準ニクロム被膜の場合と同じである。
種々の組成物の実施例について試験を行って得た結果を
、下記の表に示す。
、下記の表に示す。
まず、湿度試験を行い、２種類の抵抗器を、高湿度の室
の中に１０日間入れておいた。２種類の抵抗器のうち、
１種類の被膜組成は、ニッケル、クロム、アルミニウム
から成り、第２の抵抗器の被膜組成は、ニッケル、クロ
ム、アルミニウム、ジルコニウムであった。
の中に１０日間入れておいた。２種類の抵抗器のうち、
１種類の被膜組成は、ニッケル、クロム、アルミニウム
から成り、第２の抵抗器の被膜組成は、ニッケル、クロ
ム、アルミニウム、ジルコニウムであった。
各種類の抵抗器２０個ずつを試験して、抵抗の変化率（
％）の平均を測定した。
％）の平均を測定した。
表からも明らかなように、ジルコニウムを添加した場合
に性能が改良された。
に性能が改良された。
３種類の抵抗器について行った第２の試験は、負荷寿命
試験である。この試験では、各種類の抵抗器２０個を１
７１Ｏワツトのサイズにして、１２５℃を超えないよう
に、１７８ワツトの出力を与えた。
試験である。この試験では、各種類の抵抗器２０個を１
７１Ｏワツトのサイズにして、１２５℃を超えないよう
に、１７８ワツトの出力を与えた。
第１の種類の抵抗器は、ニッケル、クロム、アルミニウ
ムだけであり、第２の種類の抵抗器は、１％のジルコニ
ウムを含有し、第３の種類の抵抗器は、３％のジルコニ
ウムを含有した。
ムだけであり、第２の種類の抵抗器は、１％のジルコニ
ウムを含有し、第３の種類の抵抗器は、３％のジルコニ
ウムを含有した。
表から明らかなように、最適の性能は、ジルコニウムを
添加した場合であり、ジルコニウムの添加量が多い場合
に、最上の性能が得られた。
添加した場合であり、ジルコニウムの添加量が多い場合
に、最上の性能が得られた。
最後の試験は、高温暴露試験で、抵抗器の周囲の温度を
１７５℃まで上昇させた。
１７５℃まで上昇させた。
試験した第１のグループの被膜組成は、ニッケル、クロ
ム、アルミニウム、ジルコニウムから成り、抵抗器を２
５０時間熱にさらした。ジルコニウムの含有量が多い抵
抗器は、さらに良好な性能を示した。
ム、アルミニウム、ジルコニウムから成り、抵抗器を２
５０時間熱にさらした。ジルコニウムの含有量が多い抵
抗器は、さらに良好な性能を示した。
第２のグループでは、被膜にニッケル、クロム、アルミ
ニウム、ジルコニウムを添加したが、アルミニウムとジ
ルコニウムの量が異なる。 ２，０１７時間の高温にさ
らした後、アルミニウムとジルコニウムの平衡が得られ
ると、最良の性能が与えられた。
ニウム、ジルコニウムを添加したが、アルミニウムとジ
ルコニウムの量が異なる。 ２，０１７時間の高温にさ
らした後、アルミニウムとジルコニウムの平衡が得られ
ると、最良の性能が与えられた。
最後に、３種類の抵抗器を、５００時間高温にさらした
。ジルコニウムを添加すると良好な性能が得られ、イツ
トリウムを添加すると、性能はさらに良好となり、セリ
ウム及びジルコニウムを添加した場合に、最高の性能が
得られた。
。ジルコニウムを添加すると良好な性能が得られ、イツ
トリウムを添加すると、性能はさらに良好となり、セリ
ウム及びジルコニウムを添加した場合に、最高の性能が
得られた。
以上の試験により、本発明による改良は明らかとなった
。
。
′ 會 Ｍ Ｉ Ｌ−Ｒ−５５１８２３４
Ｎｉ ３４Ｃｒ ３１Ａ１１Ｚｒ
Ｏ，０１２３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２９Ａ１３
Ｚｒ Ｏ，００５３４Ｎ
ｉ ３４Ｃｒ ３２Ａ１
０．１０４３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ３０，５Ａｌ
１．５Ｚｒ ２５０ ０．２
４６３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２９．ＯＡｌ ３．ＯＺｒ
２５０ ０．０９６４２Ｎｉ
４２Ｃｒ １３．ＯＡＩ ３．ＯＺｒ ２
，０１７ ０．７４７４２Ｎｉ ４２Ｃｒ
８．ＯＡＩ ８．ＯＺｒ ２，０４７
０．９４７３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２７．５Ａｌ
１．５Ｃｅ ３Ｚｒ ５００
０，０２２３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２９．ＯＡｌ ３．Ｏ
Ｚｒ ５００ ０．０７９３
４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２９．ＯＡＩ ３．ＯＹｂ
５００ ０，０３６Ｘパーセントは
全てスパッタ・ターゲット・配置に基づいて概算した。
Ｎｉ ３４Ｃｒ ３１Ａ１１Ｚｒ
Ｏ，０１２３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２９Ａ１３
Ｚｒ Ｏ，００５３４Ｎ
ｉ ３４Ｃｒ ３２Ａ１
０．１０４３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ３０，５Ａｌ
１．５Ｚｒ ２５０ ０．２
４６３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２９．ＯＡｌ ３．ＯＺｒ
２５０ ０．０９６４２Ｎｉ
４２Ｃｒ １３．ＯＡＩ ３．ＯＺｒ ２
，０１７ ０．７４７４２Ｎｉ ４２Ｃｒ
８．ＯＡＩ ８．ＯＺｒ ２，０４７
０．９４７３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２７．５Ａｌ
１．５Ｃｅ ３Ｚｒ ５００
０，０２２３４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２９．ＯＡｌ ３．Ｏ
Ｚｒ ５００ ０．０７９３
４Ｎｉ ３４Ｃｒ ２９．ＯＡＩ ３．ＯＹｂ
５００ ０，０３６Ｘパーセントは
全てスパッタ・ターゲット・配置に基づいて概算した。
Claims (3)
- （１）支持面を有する絶縁性基材または心材と、前記支
持面上に置かれた抵抗体とからなる電気抵抗器において
、前記抵抗体が、少量で有効量のニッケル、クロム、及
びアルミニウム、遷移元素、希土類元素からなる群から
選んだ物質からなり、前記電気抵抗器の腐食を防ぎ、か
つ電気的安定性を与えるために、不純物に対するバリヤ
ーを提供するようになっていることを特徴とする電気抵
抗器。 - （２）支持面を有する絶縁性基材または心材と、前記支
持面に置かれた抵抗体とからなる電気抵抗器の製造方法
において、前記抵抗体が、少量で有効量のニッケル及び
クロムからなり、かつアルミニウム、遷移元素、希土類
元素からなる群から選んだ物質を、少量で効果的な量だ
け添加することにより、前記抵抗体が不純物に対するバ
リヤーを提供し、腐食を防ぐとともに、前記電気抵抗器
に電気安定性を与えるようにすることを特徴とする電気
抵抗器の製造方法。 - （３）腐食防止物質及び安定化物質として、ニッケル、
クロム及びこれらの混合物、及びアルミニウム、遷移元
素、希土類元素からなる群から選んだ物質を、少量でか
つ有効量含むことを特徴とする電気抵抗器用導体として
使用される合金。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US047,112 | 1987-05-08 | ||
| US07/047,112 US4837550A (en) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | Nichrome resistive element and method of making same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63287002A true JPS63287002A (ja) | 1988-11-24 |
Family
ID=21947127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63110617A Pending JPS63287002A (ja) | 1987-05-08 | 1988-05-09 | 電気抵抗器及びその製造方法、並びに電気抵抗器用導体として使用される合金 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4837550A (ja) |
| JP (1) | JPS63287002A (ja) |
| KR (1) | KR920000530B1 (ja) |
| AU (1) | AU615904B2 (ja) |
| BR (1) | BR8802207A (ja) |
| DE (1) | DE3814653A1 (ja) |
| FR (1) | FR2615031B1 (ja) |
| GB (1) | GB2204452B (ja) |
| HK (1) | HK18292A (ja) |
| IT (1) | IT1234995B (ja) |
| MX (1) | MX168713B (ja) |
| SG (1) | SG89891G (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008010604A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 抵抗薄膜材料、抵抗薄膜形成用スパッタリングターゲット、抵抗薄膜、薄膜抵抗器およびその製造方法。 |
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| JPS5631345B2 (ja) * | 1972-01-27 | 1981-07-21 | ||
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| FR2526046B1 (fr) * | 1982-04-29 | 1985-11-15 | Metalimphy | Alliages du type fer-nickel-chrome-aluminium-terre rare |
| US4498071A (en) * | 1982-09-30 | 1985-02-05 | Dale Electronics, Inc. | High resistance film resistor |
-
1987
- 1987-05-08 US US07/047,112 patent/US4837550A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-04-29 DE DE3814653A patent/DE3814653A1/de not_active Withdrawn
- 1988-04-29 AU AU15351/88A patent/AU615904B2/en not_active Ceased
- 1988-05-03 GB GB8810416A patent/GB2204452B/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-05-04 IT IT8847914A patent/IT1234995B/it active
- 1988-05-06 MX MX011385A patent/MX168713B/es unknown
- 1988-05-06 FR FR8806134A patent/FR2615031B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1988-05-06 BR BR8802207A patent/BR8802207A/pt unknown
- 1988-05-09 JP JP63110617A patent/JPS63287002A/ja active Pending
- 1988-05-09 KR KR1019880005405A patent/KR920000530B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-10-22 SG SG898/91A patent/SG89891G/en unknown
-
1992
- 1992-03-05 HK HK182/92A patent/HK18292A/xx unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1535188A (en) | 1988-11-10 |
| KR880014127A (ko) | 1988-12-23 |
| BR8802207A (pt) | 1988-12-06 |
| GB2204452A (en) | 1988-11-09 |
| DE3814653A1 (de) | 1988-11-17 |
| SG89891G (en) | 1991-12-13 |
| AU615904B2 (en) | 1991-10-17 |
| GB8810416D0 (en) | 1988-06-08 |
| FR2615031A1 (fr) | 1988-11-10 |
| US4837550A (en) | 1989-06-06 |
| MX168713B (es) | 1993-06-04 |
| KR920000530B1 (ko) | 1992-01-14 |
| FR2615031B1 (fr) | 1994-04-15 |
| IT1234995B (it) | 1992-06-16 |
| GB2204452B (en) | 1991-07-03 |
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| HK18292A (en) | 1992-03-13 |
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