KR100218878B1 - 탄산염을 이용한 감저항온도센서 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄산염을 이용한 감저항온도센서(Negative Temperature Coefficient Thermister)의 제조방법에 관한 것으로, 1.9 내지 2.7mole의 CoCO3, 0.05 내지 0.3mole의 MnCO3, 0.2 내지 0.7mole의 NiCO3, 0.1 내지 0.3mole의 CuO 및 0.1mole의 ZnCO3로 구성되는 98 내지 99%인 저순도 탄산염의 원료를1100℃의 전기로에서 3시간 하소처리 한 후 하소된 원료에 소결온도 저하를 위하여 0.05%의 SiO2-B2O3계 프리트를 성형을 위하여 0.5%의 폴리비닐 알코올(PVA)을 첨가하여 폴리에틸렌 용기에서 알코올을 용매로 하여 2시간 혼합한 후 금형내에서 성형하고, 성형된 재료는 1200 내지 1300℃로 소결하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄산염을 이용한 감저항온도센서 제조방법
본 발명은 감저항온도센서(Negative Temperature Coefficient Thermister)의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세히 설명하면 액체의 레벨을 측정하기 위하여 널리 사용되고 있는 감저항온도센서를 저순도 탄산염의 원료인 탄산망간(MnCO3),탄산코발트(CoCO3),탄산니켈(NiCO3),산화구리(CuO),탄산아연(ZnCO3) 및 트리트(SiO2-B2O3계)를 혼합한 후 소결하여 제조하는 감저항온도센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 감저항온도(NTC)센서는 온도측정 또는 온도제어 및 회로 보상용 소자로서 통신기기, 사무자동화기기, 가전제품 및 자동차부품등으로 널리 사용되고 있으며 최근에는 그 수요도 점차로 증가 추세에 있다.
그중에서 자동차의 연료나 산업용 연료의 잔량을 검지하는 레벨 센서로 사용되는 감저항온도(NTC)센서는 높은 신뢰성, 재현성, 내구성등이 요구되는 것이므로 종래에는 고순도(99.9% 이상)의 산화코발트-산화망간-산화니켈-산화구리-산화철의 2 내지 4성분을 혼합하여 사용하여 왔다.
그러나, 이러한 종래의 레벨선서로 사용되는 감저항온도(NTC)센서는 주로 고순도의 원료를 사용하여 800℃부근에서 1차 휘발물질을 제거하고, 1300 내지 1400℃의 고온에서 소성하여 AB2O4형태의 스피넬(spinel) 또는 염화나트륨(NaCl)의 결정구조를 갖게되어 열역학적으로 안정된 소결체를 얻게 되는 것이므로 제조원가가 고가일 뿐 아니라 비활성을 갖는 산화물을 소결해야 하기 때문에 연료비가 고가인등의 문제점이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 제반문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 자동차 연료나 산업용 연료의 잔량을 검지하기 위하여 사용되는 감저항온도(NTC)센서를 비교적 저렴한 저순도의 탄산염을 사용하여 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또다른 목적은 프리트와 저순도 탄산염을 사용하여 열역학적으로 안정된 스피넬 구조(spinel structure)의 형성온도를 낮추어 감저항온도(NTC)센서를 제조할 수 있는 제조방법을 제공 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 1.9 내지 2.7mole의 CoCO3, 0.05 내지 0.3mole의 MnCO3, 0.2 내지 0.7mole의 NiCO3, 0.1 내지 0.3mole의 CuO 및 0.1mole의 ZnCO3로 구성되는 98 내지 99%인 저순도 탄산염의 원료에 0.05%(전체중량에 대한 비율임)SiO2-B2O3계 프리트를 첨가하여 혼합한 후 전기로에서 3시간 하소처리 하였다. 하소가 끝난 시료는 0.05%(전체중량에 대한 비율임)SiO2-B2O3계 프리트를 첨가하고, 유기바인더로 폴리비닐 알코올(PVA)을 0.5% 첨가하여 폴리에틸렌 용기에서 용매로 알코올을 사용하여 2시간 혼합한 후 성형하고, 성형된 재료를 1200 내지 1300℃로 소결한 것을 특징으로 한다.
도1은 측정온도에 따른 저항계수를 나타내는 그래프.
도2는 측정온도에 따른 정수변화를 나타내는 그래프.
도3은 측정온도에 따른 저항값변화를 나타내는 그래프.
본 발명은 자동차 연료 또는 산업용 연료의 잔량을 검지하는데 사용되는 감저항온도(NTC)센서의 조성물을 값이 저렴한 98 내지 99%의 저순도 탄산염의 연료인 탄산망간(MnCO3), 탄산코발트(CoCO3), 탄산니켈(NiCO3), 산화구리(CuO), 탄산아연(ZnCO3)으로 대체하고 종래의 3성분계 조성을 5성분계로 대체 하므로서 고순도 산화물에 의하여 제조할 수 있던 안정한 스피넬(spinel)구조의 감저항온도(NTC)센서를 저순도 탄산염으로 제조할 수 있으며, 프리트를 미량 첨가 하므로서 제조원가를 절감할 수 있다.
본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하면,
[실 시 예]
본 발명은 98 내지 99%의 저순도 탄산염의 원료를 표1에 기재된 조성으로 무게를 칭량하여 폴리에틸렌 용기에 넣어 용매로 에틸알코올을 사용하여 불밑에서 4시간 동안 습식혼합 및 분쇄한다.
분쇄된 원료는 1100℃의 전기로에서 3시간 하소처리 한후 소결온도 저하를 위하여 0.05%의 프리트를 성형을 주기 위하여 0.5%의 폴리비닐 알코올을 첨가하여 폴리에틸렌 용기에 넣어 알코올을 용매로 하여 2시간 혼합한다.
혼합이 이루어진 원료는 금형에 넣어 1000㎏/㎤으로 성형하고, 성형된 재료는 승온속도를 시간당 250℃의 속도로 승온 시킨 후 1200 내지 1300℃에서 소결 하였다. 단, 산화구리(CuO)가 0.2mole 이상 일때는 하소온도는 1050℃에서 행하고 소결은 0.2mole% 이하 일때보다 50℃ 낮은 온도에서 행한다. 소결한 감저항온도센서 소자는 은전극을 인쇄하여 750℃에서 열처리한 후 120℃로 유지된 환풍항온조에서 24시간 숙성한 후 소자로 사용한다.
[표 1]감저항온도(NTC)센서의 조성과 특성.
시 료 조 성 물(mole) 특 성
CoCO3 MnCO3 NiCO3 CuO ZnCO3 R25(㏀) Bconstant
12345678 2.02.12.12.22.32.52.71.9 0.30.30.3-0.10.30.10.2 0.70.60.40.60.60.20.20.7 --0.10.2---0.13 --0.1----0.1 1.8191.9792.5230.63550.2793.77511.6270.912 24392570273818671242307629962057
[실 험 예]
실험결과 주 결정상은 안정한 스피넬 구조를 나타내었고 25℃에서의 저항값(R25)은 탄산코발트(CoCO3)의 량이 많고 탄산니켈(NiCO3)의 량이 적을수록 높게 나타나고, 상수(B)값은 탄산망간(MnCO3)이나 탄산아연(ZnCO3)의 량이 많을 수록 높고 탄산니켈(NiCO3)과 산화구리(CuO)의 량이 많을수록 낮은값을 나타내고 있다.
첨부된 도면을 참조하여 이를 보다 구체적으로 설명하면, 도1은 시료 8에 대한 저항온도계수(α)를 도시하고 있는 것으로 10 내지 100℃의 온도 구간에서 저항온도계수의 값은 -2.5 내지 -1.5(%/℃)를 나타내고 있음을 알 수 있으며, 도2는 시료 8에 대하여 20 내지 100℃에서의 정수(B)변화를 도시한 것으로 정수값(B)은 2000정도로 거의 변화가 없음을 도시하고 있다.
도3은 시료8에 대하여 사용온도에 따른 저항값 변화를 도시한 것으로 10 내지 100℃의 온도구간에서 거의 직선으로 변화되는 것을 볼때 본 발명의 목적에 부합되는 값임을 알 수 있다.
[표 2]소결온도에 따른 25℃저항값(R25) 및 정수(B)의 영향.
시료 조 성(mole) R25(㏀) Bconstant
소결온도(℃) 소결온도(℃)
CoCO3 MnCO3 NiCO3 CuO ZnCO3 1200 1250 1300 1200 1250 1300
123 2.252.252.25 0.050.050.05 0.40.50.4 0.20.10.3 0.10.10.1 5.27.815.3 1.32.43.2 3.43.74.0 200020582122 195520422086 183717821955
한편, 소결온도에 따른 결과를 살펴보면 표2에 기재한 것과 같이 소결온도가 1200℃인 경우는 완전한 소결이 이루어 지지 못하여 소자의 25℃의 저항값(R25)은 높게 나타나고, 1300℃의 경우는 과소결로 인하여 1250℃보다 높은값을 나타내고 있으나 정수값(B)은 1837 내지 2122로 소결온도에 크게 영향을 받지 않고 있다.
따라서, 본발명에 의하여 제조되는 자동차용 연료 또는 산업용 연료의 잔량을 검지하기 위한 감저항온도(NTC)센서는 저순도 탄산염을 연료로 하여 1100℃에서 하소하고 1200 내지 1300℃에서 소결하는 것이므로 제조원가를 절감할 수 있으며, 부(-)의 저항변화에 대한 응답속도가 빠르고 경시변화가 적은 특성을 가지는 등의 작용효과가 있다.

Claims (1)

  1. 감저항온도(NTC)센서의 제조방법에 있어서, 1.9 내지 2.7mole의 CoCO3, 0.05 내지 0.3mole의 MnCO3, 0.2 내지 0.7mole의 NiCO3, 0.1 내지 0.3mole의 CuO 및 0.1mole의 ZnCO3로 구성되는 98 내지 99%인 저순도 탄산염의 원료를1100℃의 전기로에서 3시간 하소처리 한 후 하소된 원료에 소결온도 저하를 위하여 0.05%의 SiO2-B2O3계 프리트를 성형을 위하여 0.5%의 폴리비닐 알코올(PVA)을 첨가하여 폴리에틸렌 용기에서 알코올을 용매로 하여 2시간 혼합한 후 금형내에서 성형하고, 성형된 재료는 1200 내지 1300℃로 소결하여 제조하는 것을 특징으로 하는 탄산염을 이용한 감저항온도센서의 제조방법.
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