一种用于制造精密电阻的锗锰铜合金制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造精密电阻的锗锰铜合金，其特征在于，该合金各组分的重量百分含量为：Mn 6.0%~8.0%，Ge 2.0%~4.0%，Sn 2.0%~4.0%，Ni 0~0.40%，Ti 0~0.30%，Nb 0~0.15%，Re 0~0.15%，余量Cu。所述合金在较宽温域下（0~120℃）能保持较低的温度系数（

【技术实现步骤摘要】
一种用于制造精密电阻的锗锰铜合金


[0001]本专利技术涉及精密电阻合金
，尤其涉及一种用于制造精密电阻的锗锰铜合金。

技术介绍

[0002]锰铜精密电阻合金拥有成本低、良好的电学性能等优点，广泛应用于电子元器件行业。为了追求更加优良的合金，研究人员们往锰铜合金中加入了Ni、Fe、Si等元素，对其加工性能和各项电学性能均有不同程度的改善。其中，锰加宁合金（Manganin），即Cu
‑
12%Mn
‑
4%Ni三元合金，一直处于精密电阻合金领先地位，在使用上有显著优势。但是，锰加宁合金依然存在使用温度范围较小的问题，仅在0~50℃时电阻变化较为稳定，超过此温度范围电阻变化会陡然增大。此外，由于Mn含量较高，锰加宁合金在较大变形量下塑性不佳。
[0003]在上世纪60年代，英国专利和美国相继报道了锗锰铜合金。其中，锗拉宁合金（Zeranin），即Cu
‑
7%Mn
‑
6%Ge三元合金，在当时倍受关注。相对于锰加宁合金，锗拉宁合金冷加工性能更好，并且其电阻温度系数位于
±
3ppm/℃以内，在0℃~70℃时电阻随温度基本呈直线变化，在
‑
75℃~125℃电阻变化仅为0.1%左右。因此，锗拉宁合金是一种能在宽温域下使用的良好材料。对于锗拉宁合金，由于锗含量较高，加之锗价格昂贵，故生产成本高。另外，锗拉宁合金长期使用时电阻经年变化较大，以及电阻受材料形变影响变化剧烈，让其应用受限。
[0004]上世纪80年代，国内学者白全智等对低锗锰铜和高锗锰铜进行了细致的研究，并证明了4yc6锗锰铜是一类高可靠性的精密电阻材料。公开号为CN101020974A，2007年的专利，公开了一种铜锰镓锗精密电阻合金，主要成分为7.0%~12.0%Mn，6.0%~9.0%Ga，1.0%~3.0%Ge，余量Cu。该合金可以在宽温域下（
‑
60~125℃）保持较低温度系数，并且加工性能好，电学性能稳定。但该合金中镓元素含量较高，金属镓价格同样很高，所以材料成本增加，大批量生产使用受限。
[0005]为了获得加工性能好、电学性能优异以及生产成本低的电阻材料，有必要研究出一种新型锗锰铜精密电阻合金。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是提供一种用于制造精密电阻的锗锰铜合金，所述合金在较宽温域下（0~120℃）能保持较低的温度系数（
±
6.0ppm/℃），并且成本低、加工性能好。
[0007]本专利技术的技术方案是：用于制造精密电阻的锗锰铜合金，该合金各组分的重量百分含量为：Mn 6.0%~8.0%，Ge 2.0%~4.0%，Sn 2.0%~4.0%，Ni 0~0.40%，Ti0~0.30%，Nb0~0.15%，Re0~0.15%，余量Cu。
[0008]较好的技术方案，该合金各组分的重量百分含量为：Mn 7.0%，Ge 2.0%~3.0%，Sn 3.0%~4.0%，Ni 0.30%，Ti0.30%，Nb0~0.15%，Re0.15%，余量Cu。
[0009]较好的技术方案，该合金各组分的重量百分含量为：Mn 7.0%，Ge 3.0%~4.0%，Sn 2.0%~3.0%，Ni 0.30~0.40%，Ti0.30%，Nb0.15%，Re0.15%，余量Cu。
[0010]Ge元素可降低铜合金电阻温度系数，稳定电学性能。由于金属Ge的价格较高，本专利技术采用Sn元素替代部分Ge来降低材料成本。Sn和Ge在元素周期表中位于同一主族，外层电子排布相似，化学性质相似，因此采用Sn元素代替Ge可以得到性能相近的合金。为保证合金有较低温度系数，Ge元素含量控制在2.0%~4.0%。
[0011]Sn元素除了替代Ge元素，还可改善材料塑性。若Sn元素含量超过4%，会导致偏析严重以及电阻温度系数升高，故也控制在2.0%~4.0%。
[0012]Ni元素可提高合金的强度、耐腐蚀性和电学稳定性，同时也可减小合金的结晶温度范围和树枝晶线生长速度，从而减弱Sn元素的反偏析。Nb元素起到微调性能作用，含量控制在0~0.40%。
[0013]Ti能够与Sn形成TiSn化合物，对合金有沉淀强化作用。Ti元素加入过多会降低合金电学稳定性，故加入量0~0.30%为宜。
[0014]Nb元素加入可以得到极细弥散相，显著提升合金的耐热性，在较高温度下合金的电学性能依然可以保持相对稳定。同样地，Nb元素加入过多会导致电学性能不稳定，控制量为0~0.15%。
[0015]稀土元素Re也可以减弱Sn的反偏析，它的存在能使主干树枝晶变粗、二次晶轴生长受阻，树枝间隔变大，故Sn元素在大的枝间通道中可以较为充分扩散。同时，Re还能够降低S等杂质含量，提高合金的热稳定性。稀土元素含量过多会使得成本增加，故控制Re元素为0~0.15%。
[0016]本专利技术添加Ni、Ti、Nb以及稀土元素Re等微量元素，通过微量元素的细化晶粒、钉扎、纯净化等作用，可以进一步保证所述合金在较宽温域下能保持较低的温度系数，同时提高电学稳定性。
[0017]本专利技术所述合金带材和丝材的制备方法：合金配料完成后，采用真空中频感应炉熔炼，浇铸于钢锭模，铸锭经热锻、热轧、表面处理、拉拔、退火等工序，制备成直径0.15mm丝材；铸锭经热锻、冷轧、表面处理、退火等工序，制备成厚度0.15mm带材。丝材和带材成品均为在氨分解气保护下进行650
±
10℃连续退火处理。对丝材和带材微观组织进行了观察，组织均匀，晶粒尺寸大多在20~30μm。
[0018]所得合金加工性能优异，充分退火后在75%的加工变形量下不会出现裂纹或者开裂。0.15mm丝材延伸率在40%以上，0.15mm带材延伸率在35%以上。丝材抗拉强度在580N/mm2以上，带材抗拉强度在620N/mm2以上。
[0019]合金电阻率为0.37~0.40μΩ
·
m。合金能够在宽温域下使用，在0~120℃下电阻温度系数在
±
6.0ppm/℃以内。
具体实施方式
[0020]实施例1按照合金为7.0%Mn，2.0%Ge，4.0%Sn，0.30%Ni，0.30%Ti，0.15%Re，余量Cu取各组分，将各组分采用真空中频感应炉熔炼，浇铸于钢锭模，铸锭经热锻、热轧、表面处理、拉拔、退火等工序，制备成直径0.15mm丝材；铸锭经热锻、冷轧、表面处理、退火等工序，制备成厚
度0.15mm带材。丝材和带材成品均为在氨分解气保护下进行650
±
10℃连续退火处理。
[0021]经拉伸试验，获得丝材的延伸率和抗拉强度分别为45%和585N/mm2，带材的延伸率和抗拉强度分别为39%和623N/mm2。采用电桥法，在20℃下测得合金电阻率约为0.37μΩ
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m。采用电位差计法，在0~120℃下测得丝材和带材的平均电阻温度系数分别为5.3和3.4ppm/℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造精密电阻的锗锰铜合金，其特征在于，该合金各组分的重量百分含量为：Mn6.0%~8.0%，Ge2.0%~4.0%，Sn2.0%~4.0%，Ni0~0.40%，Ti0~0.30%，Nb0~0.15%，Re0~0.15%，余量Cu。2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于：该合金各组分的重量百分含量为：Mn7.0%，Ge2.0%~...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾敬，吴达，王锋鸿，徐永红，杨贤军，代红伟，
申请(专利权)人：重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：