JPH08277429A - 大きな抵抗温度係数を有する電気抵抗合金とその製造法ならびにセンサデバイス - Google Patents

大きな抵抗温度係数を有する電気抵抗合金とその製造法ならびにセンサデバイス

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JPH08277429A
JPH08277429A JP35175195A JP35175195A JPH08277429A JP H08277429 A JPH08277429 A JP H08277429A JP 35175195 A JP35175195 A JP 35175195A JP 35175195 A JP35175195 A JP 35175195A JP H08277429 A JPH08277429 A JP H08277429A
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直司 中村
Yuetsu Murakami
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Takeshi Masumoto
剛 増本
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 パラジウム−鉄を主成分として、所要の副成
分を有する電気抵抗合金と該合金の線材を600℃以上
の高温で熱処理することにより抵抗温度係数が4000
×10−6℃−1以上を有する合金の製造法および該合
金を使用した接触燃焼式ガスセンサあるいは抵抗変化型
高性能温度センサを提供する。 【構成】 Fe,Ni,Co,Ag,Au,Pt,R
h,Ir,Os,Ru,Cr,V,Ti,Zr,Hf,
Mo,Nb,W,Ta,Ga,Ge,In,Be,S
n,Sb,Cu,Al,Si,C,Bを特定したPd基
組成の箔材、細線またはリボン等を非酸化性ガス、還元
性ガスまたは真空中で600〜1300℃の温度で焼鈍
するか、あるいは適度な速度で連続熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パラジウム(Pd)、
鉄(Fe)および副成分としてニッケル(Ni)、コバ
ルト(Co)、銀(Ag)、金(Au)、白金(P
t)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、オスミ
ウム(Os)、ルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、
バナジウム(V)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Z
r)、ハフニウム(Hf)、モリブデン(Mo)、ニオ
ブ(Nb)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、
ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、インジウム
(In)、ベリリウム(Be)、錫(Sn)、アンチモ
ン(Sb)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、シリ
コン(Si)、炭素(C)、ホウ素(B)、希土類元素
からなる電気抵抗合金およびその製造法ならびに該合金
を使用した各種センサデバイスに関するものである。
【0002】さらに詳しくは、本発明は、上記電気抵抗
合金と該合金の線材を600℃以上の高温で熱処理する
ことにより、平均の抵抗温度係数が4000×10−6
℃−1以上を有する合金の製造法および該合金を使用し
た接触燃焼式ガスセンサまたは抵抗変化型高性能温度セ
ンサを提供するにある。
【0003】
【従来の技術】従来電気抵抗の温度依存性を利用する接
触燃焼方式ガスセンサや抵抗変化温度センサなどには、
温度またはガス検出用材料として、電気抵抗の温度係数
が大きい純白金、純ニッケルやサーミスターなどが多く
使用されている。
【0004】これらの温度センサやガスセンサなどは、
ほぼ同じ電気回路を使用している。そこでガスセンサを
一例として、つぎにその原理を図1のブリッジ回路によ
り説明する。ここでRsおよびRcは、それぞれガス検
出用活性抵抗および基準抵抗である。またR1およびR
2は、いずれもバランス用抵抗である。まず図におい
て、ブリッジ回路の4個の抵抗Rs、Rc、R1および
R2に電源Viから電気を供給した後、調整用抵抗Rv
によりバランス電圧Vをゼロに調整する。ついで所定の
一定温度に加熱されたRsおよびRcにガスが接触する
と、Rsから発生するジュール熱とRsを包んでいる触
媒による酸化反応でガスが燃焼してRsの抵抗がΔRだ
け変化する。その結果検知ガスの量または濃度に比例し
た出力(ガス感度)ΔVが生じる。すなわち
【0005】
【数1】 ここで4Rは抵抗Rs、Rc、R1およびR2の総和R
tである。数1のΔVがガス感度であり、分解能が高い
場合には数1からガス濃度も求められる。またガス感度
ΔVは、ガスの種類や温度によっても変化する。例え
ば、フィラメントにPtを用いたときは、図2に示すよ
うにCOガスセンサの場合では、ガス感度が130〜2
00℃の温度範囲で高く、また水素、エタノール、メタ
ンおよびイソブタンなどの場合は、200℃〜500℃
の温度範囲で高い。したがって、Rsには検知ガスの種
類に応じて、適用する温度範囲において高い抵抗温度係
数を有する材料を選択して使用することが必要である。
【0006】また上述の抵抗Rsに触媒を付けない場合
では、環境温度によって抵抗が変化するので、ガスセン
サの場合と同様に数1のΔVによって精密な温度を求め
ることができる。
【0007】以上説明したように、上述の各種センサデ
バイスにおいては、ガスや温度の検出用抵抗Rsの性能
に大きく影響を受けることが分かる。従来これらの抵抗
材料には、コイルの成形性、電気的信頼性および化学的
安定性等が優れた純白金が最も多く使用されてきた。し
かし各種デバイスに必要とされる抵抗温度係数TCRが
小さく(0〜200℃において約4000×10−6℃
−1)、比電気抵抗ρがかなり小さく(20℃において
約11μΩ・cm)、しかもビッカース硬さHvが小さ
い(約50)だけでなく、価格も非常に高い等の欠点を
有する。抵抗温度係数TCRが純白金よりも大きな材料
としては純ニッケルがあるが、比電気抵抗ρが純白金と
同様に小さく(約7μΩ・cm)、しかも耐酸化性が劣
る等の欠点を有し、実用上困難である。
【0008】また文献『白金族とその工業的利用』(産
業図書出版、P.440)によると、Fe−Pd系合金
は、100℃以下で大きな抵抗温度係数TCRを示すこ
とから、ガスセンサや温度センサへの応用化が期待され
る。しかしこの合金系は、酸化が急速に進行して、電気
抵抗が著しく変化する欠点があった。また状態図やFe
Pd3以外の高温のρ−T特性、加工性や耐酸化性等に
ついては不明な点が多い。これらの解明を困難にしてい
るのは、多分広い組成領域に化学量論的組成に存在する
PdFeやFePd3などの規則相、および共晶相や中
間領域相、および磁気変態や規則−不規則変態など複雑
な状態図を持つことの他に、合金が酸化しやすいことな
どが考えられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述のガスセンサや温
度センサなどは、災害防止や省エネルギーなど多くの社
会的問題を解決するためにはなくてはならないものであ
るが、それらの小型化および高性能化の要求が急速に高
まっている。特に近年、毒性の強い一酸化炭素(CO)
ガスや火燃焼ガスによる事故が多発し多くの犠牲者を出
しており、社会問題化している。特に、近代化が進む
と、都市ガスや工業ガスの利用が増加することから、上
記COだけでなく水素(H2)、エタノール(C2H5
OH)、メタン(CH4)、イゾブタン(iC
4H10)およびブタン(C4H10)などの他に多く
の危険なガスへの対応が重要な課題となっている。
【0010】これらのガスを早期に、しかも微量な濃度
を簡単に検知し得るガスセンサとして、小型で、取り扱
いが容易で、信頼性が高く、応答性が優れて、さらに価
格が比較的安価である接触燃焼方式のガスセンサが最近
注目されてきた。
【0011】そこで市販の純白金使用の接触燃焼方式の
ガスセンサでCOガスを検出してみると、CO500p
pmの濃度においてΔVは0.46mVが得られたが、
これ以上低い濃度では出力が小さいためにS/N比に劣
る欠点があった。また、他のガス、例えばイソブタンの
検出感度と比較すると約1/10以下で非常に小さいこ
とが分かった。またガス濃度に対する出力のばらつきが
大きいだけでなく、他のガスも検出することから、ガス
の選択性が極めて悪いなど、多くの欠点のあることが明
らかになった。
【0012】これらの原因としては、センサに組み込ま
れているガス検出用抵抗材料である純白金の電気抵抗お
よびその温度係数が小さいこと、触媒ペーストをコイル
に塗布する際に、強度が弱くコイルの変形やピッチむら
が生じて温度分布が一定にならないことなどが挙げられ
た。
【0013】またガスセンサと同様に、従来の温度セン
サでは大きな出力を得るために非常に長く、しかも線径
20μm以下の純白金製極細線を使用しなくてはならな
い不便もあった。
【0014】これらの問題点は、抵抗温度係数TCRが
白金よりも高いPd−Fe合金を使用することで、解決
が期待された。しかし、この合金ではガスセンサや温度
センサは、動作温度が比較的高く、耐酸化性が比較的劣
ることから、センサの安定性や性能の劣化などに問題が
あった。この他にもこの合金は、冷間加工によって細線
を得ることが困難であった。
【0015】前述した接触燃焼方式のガスセンサにおい
ては、抵抗変化値ΔRおよび抵抗温度係数TCRは次式
で与えられる。
【0016】
【数2】
【0017】
【数3】 ここでΔRはガスの燃焼によるコイルの抵抗変化値、R
はセンサのコイルの抵抗値、αは触媒の種類などによっ
て決まる定数、mはガス濃度、Qはガスの分子燃焼熱お
よびCはセンサの熱容量である。またRT2およびR
T1は、それぞれ温度T1およびT2における電気抵抗
である。すなわち数3において数2のα、mおよびQを
一定とすれば、抵抗温度係数TCRが大きく、しかも熱
容量Cが小さいほど抵抗変化値ΔRが大きくなり、数1
のガス感度ΔVが大きくなることが理解できる。
【0018】また、ガスセンサや温度センサ等の小型化
に対しては、次式の熱出力性能指数のηで評価を行うこ
ともある。
【0019】
【数4】
【0020】これらの事柄を踏まえて、従来用いられて
いる抵抗材料の純白金やサーミスターなどについて数2
および数4における各要素毎に分類して検討した結果、
それぞれ一長一短のあることが分かった。
【0021】そこでガスセンサや温度センサ等に適した
抵抗材料の要求条件をまとめてみると、次のようにな
る。 イ、平均の抵抗温度係数TCRが大きいこと ロ、比電気抵抗ρが大きいこと ハ、熱出力性能指数刀が大きいこと ニ、電気的特性の経時変化あるいは熱ヒステリシスがな
いこと ホ、適度な硬さHvを有すること ヘ、化学的に安定なこと ト、酸化しにくいこと チ、加工性が良好で、極細線が得られること リ、コイルの成形および作業性が優れていること ヌ、価格が安いこと などが挙げられる。この他にも、上記イ〜ハに揚げた電
気特性のバラツキが少ないことや健全なインゴットが得
られることも重要である。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の多くの
問題点を克服するために鋭意研究されたものである。そ
の結果、0〜200℃または0〜500℃の温度範囲に
おいて優れた電気特性を有する新規な電気抵抗合金を発
見し、また該合金と各種細線の独創的な製造技術を開発
し、さらに該合金細線を使用した高性能の各種センサデ
バイスの開発にも成功した。
【0023】すなわち本発明は、パラジウム(Pd)お
よび鉄(Fe)を主成分として、さらに結晶の微細化、
酸化抑制や流動性などの改善、および高温における電気
的特性の改善などの効果が顕著な副成分として、ニッケ
ル(Ni)、コバルト(Co)、銀(Ag)、金(A
u)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、イリジウム
(Ir)、オスミウム(Os)、ルテニウム(Ru)、
クロム(Cr)、バナジウム(V)、チタン(Ti)、
ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、モリブデ
ン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、タ
ンタル(Ta)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(G
e)、インジウム(In)、ベリリウム(Be)、錫
(Sn)、アンチモン(Sb)、銅(Cu)、アルミニ
ウム(Al)、シリコン(Si)、炭素(C)、ホウ素
(B)および希土類元素(Y、Sc,ランタン系元素)
などの元素を含む新規な電気抵抗合金を提供すると共
に、本発明合金の溶解および健全なインゴットの製造技
術と線材の用途別に対する表面処理技術、および本発明
合金を使用した接触燃焼式ガスセンサあるいは高性能温
度センサ等を提供することにある。
【0024】本発明電気抵抗合金の箔材、細線およびリ
ボン等の線材の製造法は次に示す通りである。本発明合
金組成の原料を大気中、好ましくは非酸化性ガス(アル
ゴン、窒素など)、還元性ガス(水素、ヘリウムなど)
または真空中において、適当な溶解炉(高周波誘導溶解
炉、電気炉、タンマン炉、アーク溶解炉など)によって
溶解した後、該合金溶湯を適当な鋳型(金型、耐火性坩
堝など)で鋳造するか、あるいは連続凝固(ゾーンメル
ト法、タンマン−ブリッジマン法、高温鋳型法、引き上
げ法、吸い上げ法、浮遊帯域融解法等)して、所望の形
状、例えばインゴット、スラブあるいは丸棒等の素材と
なす。ついで、必要ならば、該素材を大気中、好ましく
は空気遮断状態、非酸化性ガスまたは還元性ガスなどの
雰囲気中または真空中において、600〜1300℃の
温度で適当な時間加熱後室温まで適当な速度で冷却す
る。その後該素材を、必要ならば鍛造などの熱間加工を
施し、さらにスエージング機、圧延機あるいは冷間線引
機等により、また必要ならば加工の中間で600〜13
00℃の温度で軟化焼鈍を施しながら、冷間加工、好ま
しくは25%以上の加工率で加工を施して箔材、細線、
例えば線径10〜100μmあるいはリボン等の線材と
なす。さらに、該線材を、例えば耐熱性の細いパイプを
有する適当な長さの加熱帯と冷却帯から構成された電気
炉により、大気中、好ましくは空気遮断状態、非酸化性
ガス、還元性ガスまたは真空中の600〜1300℃の
温度で焼鈍するか、あるいは適度な速度、例えば0.5
〜10m/minの速度で連続熱処理を施すことによ
り、0〜200℃における平均の抵抗温度係数が400
0×10−6℃−1以上を有することを特徴とする電気
抵抗合金が得られる。
【0025】本発明の特徴とする所は下記の点にある。 [第1発明]原子量比にて、鉄5〜65%および副成分
としてニッケル20%以下、コバルト20%以下、銀2
0%以下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム1
0%以下、イリジウム10%以下、オスミウム10%以
下、ルテニウム10%以下、クロム10%以下、バナジ
ウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以
下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ
5%以下、タングステン10%以下、タンタル8%以
下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジ
ウム3%以下、ベリウム3%以下、錫5%以下、アンチ
モン3%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、シ
リコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下および
希土類元素5%以下の1種または2種以上の合計0.0
01〜20%および残部パラジウムと少量の不純物から
なり、0〜200℃における平均の抵抗温度係数が40
00×10−6℃−1以上を有することを特徴とする電
気抵抗合金。
【0026】[第2発明]原子量比にて、鉄5〜65
%、コバルト0.001〜20%および副成分としてニ
ッケル20%以下、銀20%以下、金20%以下、白金
20%以下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以
下、オスミウム10%以下、ルテニウム10%以下、ク
ロム10%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以
下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリ
ブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングステン10%
以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニ
ウム3%以下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以
下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、ア
ルミニウム5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以
下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以下の1種ま
たは2種以上の合計0.001〜20%および残部パラ
ジウムと少量の不純物からなり、0〜200℃における
平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃−1以上を
有することを特徴とする電気抵抗合金。
【0027】[第3発明]原子量比にて、鉄5〜65%
および副成分としてニッケル20%以下、銀20%以
下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム10%以
下、イリジウム10%以下、オスミウム10%以下、ル
テニウム10%以下、クロム10%以下、バナジウム5
%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフ
ニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以
下、タングステン10%以下、タンタル8%以下、ガリ
ウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジウム3%
以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アンチモン3
%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、シリコン
5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下および希土類
元素5%以下の1種または2種以上の合計0.001〜
20%および残部パラジウムと少量の不純物からなり、
0〜200℃における平均の抵抗温度係数が4000×
10−6℃−1以上を有することを特徴とする電気抵抗
合金。
【0028】[第4発明]原子量比にて、鉄5〜65%
および副成分としてニッケル20%以下、コバルト20
%以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以
下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オス
ミウム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10
%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコ
ニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%
以下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タン
タル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
%以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
の不純物からなる合金組成の原料を、非酸化性ガス、還
元性ガスまたは真空中において溶解した後、該合金溶湯
を適当な鋳型で鋳造するか、あるいは連続凝固して所望
の形状のインゴット、スラブまたは丸棒等の素材とし、
その後熱間および冷間加工を施して、箔材、細線または
リボン等の線材とした後、非酸化性ガス、還元性ガスま
たは真空中で600〜1300℃の温度で焼鈍するか、
あるいは適度な速度で連続熱処理する工程よりなり、0
〜200℃における平均の抵抗温度係数が4000×1
0−6℃−1以上を有する合金を得ることを特徴とする
電気抵抗合金の製造法。
【0029】[第5発明]原子量比にて、鉄5〜65
%、コバルト0.001〜20%および副成分としてニ
ッケル20%以下、銀20%以下、金20%以下、白金
20%以下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以
下、オスミウム10%以下、ルテニウム10%以下、ク
ロム10%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以
下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリ
ブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングステン10%
以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニ
ウム3%以下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以
下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、ア
ルミニウム5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以
下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以下の1種ま
たは2種以上の合計0.001〜20%および残部パラ
ジウムと少量の不純物からなる合金組成の原料を、非酸
化性ガス、還元性ガスまたは真空中において溶解した
後、該合金溶湯を適当な鋳型で鋳造するか、あるいは連
続凝固して所望の形状のインゴット、スラブまたは丸棒
等の素材とし、その後熱間および冷間加工を施して、箔
材、細線またはリボン等の線材とした後非酸化性ガス、
還元性ガスまたは真空中で600〜1300℃の温度で
焼鈍するか、あるいは適度な速度で連続熱処理する工程
よりなり、0〜200℃における平均の抵抗温度係数が
4000×10−6℃−1以上を有する合金を得ること
を特徴とする電気抵抗合金の製造法。
【0030】[第6発明]原子量比にて、鉄5〜65%
および副成分としてニッケル20%以下、銀20%以
下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム10%以
下、イリジウム10%以下、オスミウム10%以下、ル
テニウム10%以下、クロム10%以下、バナジウム5
%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフ
ニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以
下、タングステン10%以下、タンタル8%以下、ガリ
ウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジウム3%
以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アンチモン3
%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、シリコン
5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下および希土類
元素5%以下の1種または2種以上の合計0.001〜
20%および残部パラジウムと少量の不純物からなる合
金組成の原料を、非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空
中において溶解した後、該合金溶湯を適当な鋳型で鋳造
するか、あるいは連続凝固して所望の形状のインゴッ
ト、スラブまたは丸棒等の素材とし、その後熱間および
冷間加工を施して、箔材、細線またはリボン等の線材と
した後、非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中で60
0〜1300℃の温度で焼鈍するか、あるいは適度な速
度で連続熱処理する工程よりなり0〜200℃における
平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃−1以上を
有する合金を得ることを特徴とする電気抵抗合金の製造
法。
【0031】[第7発明]原子量比にて、鉄5〜65%
および副成分としてニッケル20%以下、コバルト20
%以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以
下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オス
ミウム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10
%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコ
ニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%
以下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タン
タル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
%以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
の不純物からなり、0〜200℃における平均の抵抗温
度係数が4000×10−6℃−1以上を有する電気抵
抗合金よりなる接触燃焼式ガスセンサ。
【0032】[第8発明]原子量比にて、鉄5〜65
%、コバルト0.001〜20%および副成分としてニ
ッケル20%以下、銀20%以下、金20%以下、白金
20%以下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以
下、オスミウム10%以下、ルテニウム10%以下、ク
ロム10%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以
下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリ
ブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングステン10%
以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニ
ウム3%以下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以
下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、ア
ルミニウム5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以
下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以下の1種ま
たは2種以上の合計0.001〜20%および残部パラ
ジウムと少量の不純物からなり、0〜200℃における
平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃−1以上を
有する電気抵抗合金よりなる接触燃焼式ガスセンサ。
【0033】[第9発明]原子量比にて、鉄5〜65%
および副成分としてニッケル20%以下、銀20%以
下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム10%以
下、イリジウム10%以下、オスミウム10%以下、ル
テニウム10%以下、クロム10%以下、バナジウム5
%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフ
ニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以
下、タングステン10%以下、タンタル8%以下、ガリ
ウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジウム3%
以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アンチモン3
%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、シリコン
5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下および希土類
元素5%以下の1種または2種以上合計0.001〜2
0%および残部パラジウムと少量の不純物からなり、0
〜200℃における平均の抵抗温度係数が4000×1
0−6℃−1以上を有する電気抵抗合金よりなる接触燃
焼式ガスセンサ。
【0034】[第10発明]原子量比にて、鉄5〜65
%および副成分としてニッケル20%以下、コバルト2
0%以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以
下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オス
ミウム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10
%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコ
ニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%
以下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タン
タル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
%以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
の不純物からなる合金組成の原料を、非酸化性ガス、還
元性ガスまたは真空中において溶解した後、該合金溶湯
を適当な鋳型で鋳造するか、あるいは連続凝固して所望
の形状のインゴット、スラブまたは丸棒等の素材とし、
その後熱間および冷間加工を施して、箔材、細線または
リボン等の線材とした後、非酸化性ガス、還元性ガスま
たは真空中で600〜1300℃の温度で焼鈍するか、
あるいは適度な速度で連続熱処理して0〜200℃にお
ける平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃−1以
上を有する合金を得る製造法で得られた電気抵抗合金の
箔材または線材をそのままか、あるいは該箔材または該
線材に電着、蒸着、イオンプレーティングまたはスパッ
タリングなどの適当な方法で、樹脂系被膜、金属系被膜
または非金属系被膜等を所望の厚さにコーティングを施
して、被膜箔材または被膜線材となし、ついで該箔材、
該線材、該被膜箔材および該被膜線材をそのままで電極
に取り付けてガスセンサを構成するか、あるいは所望の
形状のコイルに成形した後、該コイルを電極兼ステムに
適当な方法で固定し、ついで一方のコイルには、ガス活
性能を有する触媒を、また他方のコイルには絶縁体を、
それぞれ形成したことを特徴とする接触燃焼式ガスセン
サ。
【0035】[第11発明]原子量比にて、鉄5〜65
%、コバルト0.001〜20%および副成分としてニ
ッケル20%以下、銀20%以下、金20%以下、白金
20%以下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以
下、オスミウム10%以下、ルテニウム10%以下、ク
ロム10%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以
下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリ
ブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングステン10%
以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニ
ウム3%以下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以
下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、ア
ルミニウム5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以
下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以下の1種ま
たは2種以上の合計0.001〜20%および残部パラ
ジウムと少量の不純物からなる合金組成の原料を、非酸
化性ガス、還元性ガスまたは真空中において溶解した
後、該合金溶湯を適当な鋳型で鋳造するか、あるいは連
続凝固して所望の形状のインゴット、スラブまたは丸棒
等の素材とし、その後熱間および冷間加工を施して、箔
材、細線またはリボン等の線材とした後、非酸化性ガ
ス、還元性ガスまたは真空中で600〜1300℃の温
度で焼鈍するか、あるいは適度な速度で連続熱処理して
0〜200℃における平均の抵抗温度係数が4000×
10−6℃−1以上を有する合金を得る製造法で得られ
た電気抵抗合金の箔材または線材をそのままか、あるい
は該箔材または該線材に電着、蒸着、イオンプレーティ
ングまたはスパッタリングなどの適当な方法で、樹脂系
被膜、金属系被膜または非金属系被膜等を所望の厚さに
コーティングを施して、被膜箔材または被膜線材とな
し、ついで該箔材、該線材、該被膜箔材および該被膜線
材をそのままで電極に取り付けてガスセンサを構成する
か、あるいは所望の形状のコイルに成形した後、該コイ
ルを電極兼ステムに適当な方法で固定し、ついで一方の
コイルには、ガス活性能を有する触媒を、また他方のコ
イルには絶縁体を、それぞれ形成したことを特徴とする
接触燃焼式ガスセンサ。
【0036】[第12発明]原子量比にて、鉄5〜65
%および副成分としてニッケル20%以下、銀20%以
下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム10%以
下、イリジウム10%以下、オスミウム10%以下、ル
テニウム10%以下、クロム10%以下、バナジウム5
%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフ
ニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以
下、タングステン10%以下、タンタル8%以下、ガリ
ウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジウム3%
以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アンチモン3
%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、シリコン
5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下および希土類
元素5%以下の1種または2種以上合計0.001〜2
0%および残部パラジウムと少量の不純物からなる合金
組成の原料を、非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中
において溶解した後、該合金溶湯を適当な鋳型で鋳造す
るか、あるいは連続凝固して所望の形状のインゴット、
スラブまたは丸棒等の素材とし、その後熱間および冷間
加工を施して、箔材、細線またはリボン等の線材とした
後、非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中で600〜
1300℃の温度で焼鈍するか、あるいは適度な速度で
連続熱処理して0〜200℃における平均の抵抗温度係
数が4000×10−6℃−1以上を有する合金を得る
製造法で得られた電気抵抗合金の箔材または線材をその
ままか、あるいは該箔材または該線材に電着、蒸着、イ
オンプレーティングまたはスパッタリングなどの適当な
方法で、樹脂系被膜、金属系被膜または非金属系被膜等
を所望の厚さにコーティングを施して、被膜箔材または
被膜線材となし、ついで該箔材、該線材、該被膜箔材お
よび該被膜線材をそのままで電極に取り付けてガスセン
サを構成するか、あるいは所望の形状のコイルに成形し
た後、該コイルを電極兼ステムに適当な方法で固定し、
ついで一方のコイルには、ガス活性能を有する触媒を、
また他方のコイルには絶縁体を、それぞれ形成したこと
を特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。
【0037】[第13発明]原子量比にて、鉄5〜65
%および副成分としてニッケル20%以下、コバルト2
0%以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以
下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オス
ミウム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10
%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコ
ニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%
以下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タン
タル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
%以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
の不純物からなり、0〜200℃における平均の抵抗温
度係数が4000×10−6℃−1以上を有する電気抵
抗合金を、電気絶縁物表面に電着、蒸着、イオンプレー
ティングまたはスパッタリングより選択された適当な方
法により被膜形成した後、所望の形状に打ち抜き、フォ
トエッチングまたはトリミングなどの加工を施して所望
の形状に成形し、ついで非酸化性ガス、還元性ガスまた
は真空中で熱処理を施すか、あるいは適度な速度で連続
熱処理を施し、さらに電極を形成してなることを特徴と
する抵抗変化型高性能温度センサ。
【0038】[第14発明]原子量比にて、鉄5〜65
%、コバルト0.001〜20%および副成分としてニ
ッケル20%以下、銀20%以下、金20%以下、白金
20%以下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以
下、オスミウム10%以下、ルテニウム10%以下、ク
ロム10%以下、バナジウム5%以下、チタン5%以
下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリ
ブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングステン10%
以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニ
ウム3%以下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以
下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、ア
ルミニウム5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以
下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以下の1種ま
たは2種以上の合計0.001〜20%および残部パラ
ジウムと少量の不純物からなり、0〜200℃における
平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃−1以上を
有する電気抵抗合金を電気絶縁物表面に電着、蒸着、イ
オンプレーティングまたはスパッタリング等適当な方法
によって被膜形成した後、打ち抜き、フォトエッチング
またはトリミングなどの加工を施して所望の形状に成形
し、ついで非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中で熱
処理を施すか、あるいは適度な速度で連続熱処理を施
し、さらに電極を形成してなることを特徴とする抵抗変
化型高性能温度センサ。
【0039】[第15発明]原子量比にて、鉄5〜65
%および副成分としてニッケル20%以下、銀20%以
下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム10%以
下、イリジウム10%以下、オスミウム10%以下、ル
テニウム10%以下、クロム10%以下、バナジウム5
%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフ
ニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以
下、タングステン10%以下、タンタル8%以下、ガリ
ウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジウム3%
以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アンチモン3
%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、シリコン
5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下および希土類
元素5%以下の1種または2種以上の合計0.001〜
20%および残部パラジウムと少量の不純物からなり、
0〜200℃における平均の抵抗温度係数が4000×
10−6℃−1以上を有する電気抵抗合金を電気絶縁物
表面に電着、蒸着、イオンプレーティングまたはスパッ
タリング等適当な方法によって被膜形成した後、打ち抜
き、フォトエッチングまたはトリミングなどの加工を施
して所望の形状に成形し、ついで非酸化性ガス、還元性
ガスまたは真空中で熱処理を施すか、あるいは適度な速
度で連続熱処理を施し、さらに電極を形成してなること
を特徴とする抵抗変化型高性能温度センサ。
【0040】[第16発明]ガスの種類が、一酸化炭
素、水素、エタノール、メタン、イソブタンまたはブタ
ンの各種ガスのうち何れかからなる請求項7ないし12
のいずれか1項に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
【0041】[第17発明]ガスの種類が一酸化炭素、
水素、エタノール、メタン、イソブタンまたはブタンの
各種ガスのうち何れかからなり、触媒がPtブラック、
PdO,Al2O3,Cu2O,ZnO,MnO2,S
m2O3,Rh2O3の何れか1種または2種以上を成
分として含有した組成物からなり、絶縁体がNi
2O3,Al2O3,CuO,Cr2O3,TiO2の
何れか1種または2種以上を成分として含有した組成物
からなる請求項7ないし12のいずれか1項に記載の接
触燃焼式ガスセンサ。
【0042】[第18発明]ガスの種類が、一酸化炭素
ガスからなる請求項7ないし12のいずれか1項に記載
の接触燃焼式ガスセンサ。
【0043】[第19発明]ガスの種類が一酸化炭素ガ
スからなり,触媒がPtブラック、PdO,Al
2O3,Cu2O,ZnO,MnO2,Sm2O3,R
h2O3の何れか1種または2種以上を成分として含有
した組成物からなり、絶縁体がNi2O3,Al
2O3,CuO,Cr2O3,TiO2の何れか1種ま
たは2種以上を成分として含有した組成物からなる請求
項7ないし12のいずれか1項に記載の接触燃焼式ガス
センサ。
【0044】[第20発明]ガスの種類が、水素ガスか
らなる請求項7ないし12のいずれか1項に記載の接触
燃焼式ガスセンサ。
【0045】[第21発明]ガスの種類が水素ガスから
なり、触媒がPtブラック、PdO,Al2O3,Cu
2O,ZnO,MnO2,Sm2O3,Rh2O3の何
れか1種または2種以上を成分として含有した組成物か
らなり、絶縁体がNi2O3,Al2O3,CuO,C
r2O3,TiO2の何れか1種または2種以上を成分
として含有した組成物からなる請求項7ないし12のい
ずれか1項に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
【0046】[第22発明]触媒がPtブラック、Pd
O,Al2O3,Cu2O,ZnO,MnO2,Sm2
O3,Rh2O3の何れか1種または2種以上を成分と
して含有した組成物からなり、絶縁体がNi2O3,A
l2O3,CuO,Cr2O3,TiO2の何れか1種
または2種以上を成分として含有した組成物からなる請
求項7ないし12のいずれか1項に記載の接触燃焼式ガ
スセンサ。
【0047】
【作用】本発明電気抵抗合金は、前述の手段で達成され
ることについて説明したが、次に合金の製造工程の中
で、特に重要な技術とその評価ならびに作用などについ
て具体的に説明する。本発明の製造法でえられた細線試
料について、0〜600℃における電気的特性、ビッカ
ース硬さ、および線材断面の酸化層と結晶粒径の観察な
どについて各種評価を行った。なお、これらの実験の他
に、溶融合金が鋳型に流れ込む状況の観察から、溶融合
金の流動性を調べた。
【0048】上記の方法で得られた各種合金について、
比電気抵抗ρおよび0〜200℃における平均の抵抗温
度係数TCRと合金組成の副成分の濃度との関係を示し
たものが図3〜図5である。ここで使用した試料は、線
径0.03mmの線材について水素中1000℃および
2m/minの条件で、連続熱処理を行ったものであ
る。
【0049】図6は、本発明合金(合金番号98)につ
いて、本発明の製造法により得られた線径0.03mm
の細線を、適当な長さの加熱帯と冷却帯を有した連続熱
処理装置を用いて、水素ガス雰囲気中で種々な温度にお
いて、種々な速度で熱処理した場合の、抵抗温度係数T
CRと熱処理温度Tおよび線材通過速度Vとの関係を示
した特性図である。図6により抵抗温度係数TCRは、
最適な熱処理温度と最適な線材通過速度を選択すること
によって、大きな値が得られることを示している。
【0050】つぎに、図7および図8は本発明合金(合
金番号98)および比較合金(Pd−33%Fe)の線
材(φ0.5mm)を大気中1000℃で5時間保持
後、横断面に見られる酸化層の違いの光顕微鏡写真から
酸化層の深さdを加熱温度Tおよび加熱時間tに対して
調べた結果を、それぞれ図示したものである。図8か
ら、比較合金のdはt1/2則により長時間後も増え続
けている。これに対して本発明合金の場合ではt1/3
則による変化のため、はじめ急激にdが増加するが、約
2時間後ではほぼ一定値となり、連続的な酸化層の形成
によって、その後の合金の酸化を抑制している。これら
の図から、本発明合金は、酸化抑制の効果が非常に顕著
であることが判明した。
【0051】したがって、図8の特徴を本発明合金の表
面処理に採用することによって、高温用高性能センサデ
バイスが可能となった。しかも、その性能は、本来の本
発明合金の優れた電気的特性を損なうものではなかっ
た。
【0052】さらに、この技術を発展させることが可能
であることが判明した。すなわち、ガスセンサにおい
て、ポリイミドやフェノールなどの樹脂系被膜、金やク
ロムなどの金属系被膜、あるいは金属酸化物やガラスな
どの非金属系被膜等を、所望の厚さにコーティングする
技術においても、各種高性能センサデバイスの性能は、
本発明合金の優れた電気的性能を損なうものではないこ
とがわかった。
【0053】なお、全重量100〜300gの原料を高
周波誘導溶解炉により溶解後、大気中で鍛造して、種々
の大きさのインゴットについて、量産工程を検討した。
その結果、溶融合金の流動性は、Ni,Co,Rh,A
u,Ga,In,Sn,Sb,Cu,SiおよびBなど
が特に良好で、その他の元素にも流動性の効果がややみ
られた。この結果、使用した坩堝内の汚れが少なく、健
全なインゴットが得られた。また、インゴットの結晶粒
径は、一般に副成分により微細化するが、特にAg,A
u,Pt,Ir,Os,Ru,Cr,V,Ti,Zr,
Hf,Mo,Nb,W,Ta,Ge,Be,Al,C,
Bおよび希土類元素などが、結晶の微細化に効果があっ
た。したがって、結晶微細化、溶融合金の流動性の改善
や酸化抑制の向上などが相互に関連して、インゴットの
熱間および冷間における加工性が著しく改善されたもの
と考えられる。本発明の加工技術の向上は、副成分によ
るところが大きく、製造工程を大幅に簡素化できること
がわかった。
【0054】以上説明したように、本発明は従来のPd
−Fe合金の諸問題が解決されることが明らかにされ
た。つぎに、本発明合金の成分と組成、熱処理および加
工率などの数値を限定した理由について下記に説明す
る。Feが5〜65at%の範囲では、一般に電気的特
性が好ましく、特にFe組成が多いほど高温の電気的特
性が向上し、さらに加工性と耐酸化性の両者には問題が
ないが、これらの組成範囲外においては、電気的特性が
悪化して、本発明の目的から外れる。したがって、Fe
およびPdの組成範囲をFe5〜65at%および残部
Pdに限定した。
【0055】また、副成分の元素の種類および組成の数
値限定の理由を以下に述べる。副成分にNi,Co,A
g,Au,Pt,Rh,Ir,Os,Ru,Cr,V,
Ti,Zr,Hf,Mo,Nb,W,Ta,Ga,G
e,In,Be,Sn,Sb,Cu,Al,Si,C,
Bおよび希土類元素(Sc,Yおよびランタン系元素)
を選んだのは、図3〜図5および表4からも分かるよう
に、電気的特性が好ましく、特に比電気抵抗と抵抗温度
係数が向上するとともに、加工性が改善されるからであ
る。
【0056】さらに、副成分の組成範囲をNi20%以
下,Co20%以下,Ag20%以下,Au20%以
下,Pt20%以下,Rh10%以下,Ir10%以
下,Os10%以下,Ru10%以下,Cr10%以
下,V5%以下,Ti5%以下,Zr5%以下,Hf5
%以下,Mo8%以下,Nb5%以下,W10%以下,
Ta8%以下,Ga3%以下,Ge3%以下,In3%
以下,Be3%以下,Sn5%以下,Sb3%以下,C
u5%以下,Al5%以下,Si5%以下,C2%以
下,B2%以下および希土類元素5%以下の何れか1種
または2種以上の合計が0.001〜20%とした理由
を、図3〜図5および表4において説明する。上記の組
成範囲では、電気的特性の改善が顕著となり、結晶微細
化、溶融合金の流動性の改善や酸化抑制の向上などが相
互に関連して加工性を著しく改善する効果が大きい。こ
れに対して、上記各組成の上限以上では、電気的特性、
特に抵抗温度係数が急激に悪化するだけでなく、溶融合
金の流動性が悪化して加工性の効果が薄れ本発明の目的
から外れる。
【0057】つぎに、上記副成分各々の組成範囲につい
て限定理由を以下に説明する。NiあるいはCoの組成
範囲を、それぞれ20%以下と限定したのは、この組成
範囲では、図3および表4に示してあるように、0〜2
00℃の抵抗温度係数が良好となるが、この上限以上の
組成では加工性がやや悪化するか、高温の電気的特性が
悪化して、本発明の目的から外れる。特にCoは、磁気
変態点を高め高温における電気的特性を改善する効果が
大きい。
【0058】同様に、Ag20%以下,Au20%以
下,Pt20%以下,Rh10%以下,Ir10%以
下,Os10%以下あるいはRu10%以下と限定した
のは、表4および図3に示すように、この組成範囲で
は、電気的特性が著しく改善されるかあるいは良好とな
るだけでなく、結晶微細化や溶融合金の良好な流動性に
よる、加工性の改善に効果がある。しかし、それぞれの
上限以上の組成では、電気的特性が悪化するだけでな
く、加工が困難となるかあるいはコストが高くなり、本
発明の目的から外れる。
【0059】同様に、Cr10%以下,V5%以下,T
i5%以下,Zr5%以下,Hf5%以下,Mo8%以
下,Nb5%以下,W10%以下あるいはTa8%以下
と限定したのは、表4、図3および図4に示すように、
この組成範囲では、電気的特性が著しく改善され、ある
いは良好となるだけでなく、連続的な酸化層の形成によ
る酸化抑制効果が顕著で、しかも結晶の微細化により、
加工性の改善に著しく効果がある。しかし、それぞれの
上限以上の組成では、電気的特性の低下や溶融合金の流
動性が悪化して、加工が非常に困難となる欠点が生じる
ので、本発明の目的から外れる。
【0060】同様に、Ga3%以下,Ge3%以下,I
n3%以下,Be3%以下,Sn5%以下あるいはSb
3%以下と限定したのは、表4、図4および図5に示す
ように、この組成範囲では電気的特性の改善の効果があ
り、また図8からも分かるように、連続的な酸化層の形
成による酸化抑止効果が顕著で、しかも結晶の微細化に
よる加工性に対する改善の効果も見られる。しかし、そ
れぞれの上限以上の組成では、これらの改善は見られな
いから、本発明の目的から外れる。
【0061】同様に、Cu5%以下,Al5%以下,S
i5%以下,C2%以下,B2%以下あるいは希土類元
素5%以下と限定したのは、表4および図5に示すよう
に、この組成範囲では、電気的特性が向上し、連続的な
酸化層の形成による酸化抑制効果が顕著で、溶融合金の
流動性が良好で加工性に対する改善の効果がある。しか
し、この上限以上の組成では、これらの改善は見られな
いので、本発明の目的から外れる。
【0062】なお、上記副成分の1種または2種以上の
合計が0.001%以下あるいは20%以上では、一般
に電気的特性の改善効果が見られなかったり、加工性が
悪化するので、本発明の目的から外れる。
【0063】つぎに、本発明合金の製造工程における数
値を限定した理由を説明する。加熱温度600〜130
0℃では、図6からも分かるように抵抗温度係数が高く
なって電気的特性が改善される。本発明の目的をみたし
ているだけでなく、ビッカース硬さが400以下とな
り、加工性が良好となる。
【0064】つぎに、最終熱処理温度600〜1300
℃に限定したのは、図6からも分かるように、抵抗温度
係数が高くなって電気的特性が改善され、本発明の目的
を満たしているからである。
【0065】
【実施例】
実施例1 合金番号98,100,105,109,1
12および117の製造と評価 使用した原料は、純度99.9%以上の各種元素を用い
た。試料を造るには、全重量300gの原料をアルミナ
坩堝に入れ、真空中で高周波誘導溶解炉によって溶解し
た後、よく撹拌して均質な溶融合金とした。ついで、こ
れを直径12mm、高さ200mmの孔をもつ金型に注
入し、得られた丸棒状のインゴットを鍛造、スエージン
グ機および冷間線引機により、直径0.5mmの細線を
造った。最後にこの線材について、水素、アルゴンある
いは大気の雰囲気中、種々な熱処理を施して試料とし
た。得られた試料は、大気中処理を除いて金属光沢があ
り、硬さは純白金に比べて約4倍〜5倍大きかった。こ
の試料について、比電気抵抗ρ−T特性の測定から、平
均抵抗温度係数TCRを求めた結果を、図9(A)およ
び図10に示す。図に見られるように、各合金のTCR
−T曲線は1つの極大値を示すが、この極大値の温度は
各合金の磁気変態点(Tc)に対応している。すなわ
ち、Tcの上昇により高温における電気的特性が改善さ
れることがわかる。
【0066】なお、合金番号98の各種処理条件に対応
した特性等を表1に示す。
【0067】
【表1】
【0068】また、合金番号98,100,105,1
09,112および117の各温度範囲における抵抗温
度係数を表2に示す。
【0069】
【表2】
【0070】実施例2 合金番号107の細線の製造、
接触燃焼式一酸化炭素ガスセンサの製造と評価 実施例1の製造法で得られた線径0.5mmの本発明合
金を、本実施例ではさらに線引き加工して線径0.03
mmの細線を造った。最後にこの細線を連続熱処理装置
を使用して、水素雰囲気中1000℃の温度において、
2m/minの速度で熱処理を施した。この熱処理の特
徴は、線材の欠陥の有無を確認できること、および金属
光沢処理、直線化と軟化などにすぐれた効果がある。得
られた細線をコイル径約1mm、巻き数25ターンおよ
び長さ約10mmに密巻きしてコイルを作り、該コイル
を20mmの間隔を有する電極に取り付けた。その後、
このセンサコイルに、ガスに活性を有する触媒(Ptブ
ラック,PdO,Al2O3,Cu2O,ZnO,Mn
O2,Sm2O3,Rh2O3)と、ガスに不感性の絶
縁体(Ni2O3,Al2O3,CuO,Cr2O3,
TiO2)を、それぞれ別々に塗布し適度に乾燥して、
2種類の素子(図1(A)の1および2)とした。これ
らの素子の中から、抵抗および抵抗温度係数の一致した
1組を選び、これをブリッジ回路の2辺に取り付ける。
図11は、このようにして構成されたガスセンサのガス
感度特性を示す。ここで、実験の条件として、図中の回
路におけるブリッジ電圧Viは6V、素子電流は40m
Aおよび素子抵抗は100Ωであった。図から、ガス感
度は、CO濃度1000ppmにおいて、50mVを示
し、純白金使用のガスセンサに比較して、約27倍の非
常に大きな値が得られた。なお該ガスセンサは、COガ
スに敏感に反応するが、他のガス、例えば都市ガス、プ
ロパンガスおよびエチルアルコールには、まったく反応
しないことから、ガスの選択性が非常に優れている特徴
のあることが分かった。
【0071】図12は、2素子タイプの試作品の概略図
を示す。概略図において、ハーメチック基板1上に立て
たステム2にそれぞれ補賞部素子4および活性部素子3
を固定し、金網5でシールしたものである。
【0072】実施例3 合金番号109の細線の製造、
接触燃焼式水素ガスセンサの製造と評価 実施例1の製造法で得られた線径0.5mmの本発明合
金を、さらに線引きして線径0.03mmの細線を造っ
た。つぎに説明する方法で、この細線表面に表面処理を
施した場合と、そうでない場合とについて、それぞれ連
続熱処理を施して細線を造った。ここで、センサデバイ
スの駆動温度が200℃では表面処理はほとんど不要で
あるが、それ以上の高温で使用する場合には、細線に表
面処理を施して耐酸化性を維持し、センサの長寿命化を
図る必要がある。そこで、実施例2と同様な方法で上記
細線を連続熱処理した後、該細線にポリイミドを塗布し
た場合、金を蒸着してコーティングした場合、およびS
iO2でコーテイィグした場合のそれぞれについて、実
施例2と同様な方法で活性部素子(触媒)と補賞部素子
(絶縁体)の2種類を作成し、水素ガスセンサを構成し
た。
【0073】これらの水素ガスセンサの感度特性を図1
3に示す。ここで、実験の条件として、図中の回路にお
けるブリッジ電圧Viは2V、素子電流は40mA,お
よび素子抵抗は200Ω、100Ω、60Ωおよび35
Ωであった。図から、ガス感度は、H2濃度2000p
pmにおいて、素子温度Tsが100℃では12mV、
200℃では135mV、300℃では164mVおよ
び400℃では185mVを示し、白金使用のガスセン
サ(点線)の400℃での値7mVに比較して約26倍
の非常に大きな値が得られた。
【0074】また、実施例3と同様にして合金番号10
9を素子に用いた場合の水素ガス以外のエタノール、メ
タン、イソブタンまたはブタンなどの各種ガスについて
も、各種ガス濃度と出力ΔVとの関係を検討した。その
結果を表3に示したが、各素子温度Tsにおけるガス濃
度1000ppmの出力ΔV(mV)である。何れのガ
スにおいても、比較材料(白金)よりも、著しく大きな
感度特性を示すことが明らかとなった。
【0075】
【表3】
【0076】実施例4 合金番号109の箔材の製造、
温度センサの製造と評価 合金試料の製造法と実験法は、実施例1と同様である。
また合金試料から冷間圧延で厚さ10μmの箔材とな
し、図14に示すように、これを電気絶縁体(A)に貼
り付けて、レーザートリミング加工により種々のパター
ン(B)を形成した。ついで、実施例2と同様な方法で
熱処理した後、無電解メッキ法により電極(C)を形成
して、さらに該ゲージ表面全体にSiO2をスパッタリ
ング法で5nmコーティングして、温度センサ(図14
内挿入図)を作成した。該温度センサの抵抗は、100
〜1000Ωであった。
【0077】この温度センサの出力特性の一部を図14
に示す。図中比較材料は従来の白金測温抵抗温度センサ
の特性である。図からもわかるように、本発明温度セン
サの性能は、500℃以下では、白金の約2倍以上の出
力が得られた。
【0078】なお、表4には代表的な合金について、9
0%冷間加工し、さらに大気中1000℃で15分間加
熱後空冷処理した場合の比電気抵抗ρおよび抵抗温度係
数TCRを示す。本発明合金の比電気抵抗ρは、比較材
料(純白金)の10.6μΩ・cmより数倍大きな値を
示している。このことは、センサデバイスの小型化およ
び性能の安定性に対する大なる寄与が期待できる。
【0079】
【表4】
【0080】また本発明合金の抵抗温度係数TCRは、
白金の約4000×10−6℃−1より高い値である。
したがって、本発明合金は、一酸化炭素、アルコール、
水素、メタン、ブタン、イソブタンおよびその他の各種
ガスを、手軽に検出できる小型高感度ガスセンサ、抵抗
変化型高性能温度センサおよびその他の各種センサデバ
イスに好適であり、本発明合金の特徴である高い電気抵
抗と高い抵抗温度係数の特徴を十分に発揮し、これらセ
ンサデバイスの性能を著しく向上する。
【0081】さらに本発明は、上記の方法で製造した合
金線材を、そのままでガスセンサあるいは温度センサな
どの抵抗体に使用するか、あるいは該線材表面に適当な
方法で樹脂系被膜、金属系被膜または非金属系被膜を、
線材に所望の厚さにコーティングを施して、上記各種の
ガスセンサまたは温度センサの抵抗体とする。このよう
にして得られた種々な高感度ガスセンサあるいは高性能
温度センサを提供するものである。尚、希土類元素はS
c,Yおよびランタン系元索からなるものであるが、そ
の効果は均等である。
【0082】
【発明の効果】本発明によれば、Fe5〜65%および
副成分としてNi20%以下,Co20%以下,Ag2
0%以下,Au20%以下,Pt20%以下,Rh10
%以下,Ir10%以下,Os10%以下,Ru10%
以下,Cr10%以下,V5%以下,Ti5%以下,Z
r5%以下,Hf5%以下,Mo8%以下,Nb5%以
下,W10%以下,Ta8%以下,Ga3%以下,Ge
3%以下,In3%以下,Be3%以下,Sn5%以
下,Sb3%以下,Cu5%以下,Al5%以下,Si
5%以下,C2%以下,2%以下および希土類元素5%
以下の何れか1種または2種以上の合計0.001〜2
0%および残部Pdと少量の不純物からなり、大きな抵
抗温度係数を有する電気抵抗合金であり、加工性と電気
的特性が著しく改善された。具体的には、本発明合金に
含まれる副成分は、溶融合金の流動性の改善、結晶粒径
の微細化の促進あるいは酸化抑制の向上などが相互的に
作用して、合金素材の加工性が一層改善され、断線の少
ない良質な線材の提供を可能にした。また、比電気抵抗
およびその温度係数の改善によって、本発明合金を使用
した各種センサデバイスの一層の小型化および性能安定
性の向上が図られた。さらに、環境性に優れた被覆コー
ティング技術の採用により、各種センサデバイスの高温
での使用を可能にした効果は大きい。
【0083】なお、本発明合金の抵抗温度係数は、従来
の白金より著しく大きいことから、これを使用したガス
センサの各種のガス感度がさらに向上した。また該ガス
センサは比電気抵抗が大きいことから、その性能は非常
に安定している。また同様に抵抗変化型温度センサにお
いても、その性能が従来の白金測温抵抗体に比べてさら
に高出力が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、抵抗変化を利用した各種センサデバイ
スのブリッジ回路図である。
【図2】図2は、Ptフィラメントを用いたガスセンサ
の各種ガスに対する感度と動作温度との関係を示す特性
図である。
【図3】図3は、Pd−33%Fe系合金にNi,C
o,Ag,Au,Pt,Rh,Ir,Os,Ruあるい
はCrを添加した場合の比電気抵抗ρおよび抵抗温度係
数TCRと濃度との関係を示す特性図である。
【図4】図4は、Pd−33%Fe合金にV,Ti,Z
r,Hf,Mo,Nb,W,Ta,Ga,Geあるいは
Inを添加した場合の比電気抵抗ρおよび抵抗温度係数
TCRと濃度との関係を示す特性図である。
【図5】図5は、Pd−33%Fe系合金にBe,S
n,Sb,Cu,Al,Si,C,B,Y,Laあるい
はCeを添加した場合の比電気抵抗ρおよび抵抗温度係
数TCRと濃度との関係を示す特性図である。
【図6】図6は、合金番号98の抵抗温度係数TCRと
連続熱処理条件との関係を示す特性図である。
【図7】図7は、本発明合金(合金番号98)と、比較
合金(Pd−33%Fe)の酸化層深さdと熱処理温度
との関係を示す特性図である。
【図8】図8は、本発明合金と比較合金の酸化層深さd
と熱処理時間との関係を示す特性図である。
【図9】図9は、本発明合金(合金番号98)および比
較材料(白金)のTCR、ρ−T曲線図である。
【図10】図10は、合金番号98,100,105,
109,112および117のTCR−T曲線図であ
る。
【図11】図11は、本発明合金(合金番号107)を
使用したCOガスセンサのCOガス感度特性図である。
【図12】図12は、高感度COガスセンサの試作品
(2素子)を示す斜視図である。
【図13】図13は、本発明合金(合金番号109)を
使用したH2ガスセンサの種々の素子温度Tsに対する
H2ガス感度特性図である。
【図14】図14は、本発明合金(合金番号109)を
使用した抵抗変化型温度センサの出力と検出温度との関
係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ハーメチック基板 2 ステム 3 活性部素子 4 補償部素子 5 金網
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 27/16 G01N 27/16 B H01C 7/02 H01C 7/02

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原子量比にて、鉄5〜65%および副成分
    としてニッケル20%以下、コバルト20%以下、銀2
    0%以下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム1
    0%以下、イリジウム10%以下、オスミウム10%以
    下、ルテニウム10%以下、クロム10%以下、バナジ
    ウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以
    下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ
    5%以下、タングステン10%以下、タンタル8%以
    下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジ
    ウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アン
    チモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、
    シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下およ
    び希土類元素5%以下の1種または2種以上の合計0.
    001〜20%および残部パラジウムと少量の不純物か
    らなり、0〜200℃における平均の抵抗温度係数が4
    000×10−6℃−1以上を有することを特徴とする
    電気抵抗合金。
  2. 【請求項2】 原子量比にて、鉄5〜65%、コバルト
    0.001〜20%および副成分としてニッケル20%
    以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以下、
    ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オスミウ
    ム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10%以
    下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウ
    ム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以
    下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タンタ
    ル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
    下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
    以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
    5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
    %以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
    の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
    の不純物からなり、0〜200℃における平均の抵抗温
    度係数が4000×10−6℃−1以上を有することを
    特徴とする電気抵抗合金。
  3. 【請求項3】 原子量比にて、鉄5〜65%および副成
    分としてニッケル20%以下、銀20%以下、金20%
    以下、白金20%以下、ロジウム10%以下、イリジウ
    ム10%以下、オスミウム10%以下、ルテニウム10
    %以下、クロム10%以下、バナジウム5%以下、チタ
    ン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%以
    下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングステ
    ン10%以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以下、
    ゲルマニウム3%以下、インジウム3%以下、ベリリウ
    ム3%以下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅5%
    以下、アルミニウム5%以下、シリコン5%以下、炭素
    2%以下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以下の
    1種または2種以上の合計0.001〜20%および残
    部パラジウムと少量の不純物からなり、0〜200℃に
    おける平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃−1
    以上を有することを特徴とする電気抵抗合金。
  4. 【請求項4】 原子量比にて、鉄5〜65%および副成
    分としてニッケル20%以下、コバルト20%以下、銀
    20%以下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム
    10%以下、イリジウム10%以下、オスミウム10%
    以下、ルテニウム10%以下、クロム10%以下、バナ
    ジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以
    下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ
    5%以下、タングステン10%以下、タンタル8%以
    下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジ
    ウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アン
    チモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、
    シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下およ
    び希土類元素5%以下の1種または2種以上の合計0.
    001〜20%および残部パラジウムと少量の不純物か
    らなる合金組成の原料を、非酸化性ガス、還元性ガスま
    たは真空中において溶解した後、該合金溶湯を適当な鋳
    型で鋳造するか、あるいは連続凝固して所望の形状のイ
    ンゴット、スラブまたは丸棒等の素材とし、その後熱間
    および冷間加工を施して、箔材、細線またはリボン等の
    線材とした後、非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中
    で600〜1300℃の温度で焼鈍するか、あるいは適
    度な速度で連続熱処理する工程よりなり、0〜200℃
    における平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃
    −1以上を有する合金を得ることを特徴とする電気抵抗
    合金の製造法。
  5. 【請求項5】 原子量比にて、鉄5〜65%、コバルト
    0.001〜20%および副成分としてニッケル20%
    以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以下、
    ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オスミウ
    ム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10%以
    下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウ
    ム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以
    下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タンタ
    ル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
    下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
    以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
    5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
    %以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
    の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
    の不純物からなる合金組成の原料を、非酸化性ガス、還
    元性ガスまたは真空中において溶解した後、該合金溶湯
    を適当な鋳型で鋳造するか、あるいは連続凝固して所望
    の形状のインゴット、スラプまたは丸棒等の索材とし、
    その後熱間および冷間加工を施して、箔材、細線または
    リボン等の線材とした後非酸化性ガス、還元性ガスまた
    は真空中で600〜1300℃の温度で焼鈍するか、あ
    るいは適度な速度で連続熱処理する工程よりなり、0〜
    200℃における平均の抵抗温度係数が4000×10
    −6℃−1以上を有する合金を得ることを特徴とする電
    気抵抗合金の製造法。
  6. 【請求項6】 原子量比にて、鉄5〜65%および副成
    分としてニッケル20%以下、銀20%以下、金20%
    以下、白金20%以下、ロジウム10%以下、イリジウ
    ム10%以下、オスミウム10%以下、ルテニウム10
    %以下、クロム10%以下、バナジウム5%以下、チタ
    ン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%以
    下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングステ
    ン10%以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以下、
    ゲルマニウム3%以下、インジウム3%以下、ベリリウ
    ム3%以下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅5%
    以下、アルミニウム5%以下、シリコン5%以下、炭素
    2%以下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以下の
    1種または2種以上の合計0.001〜20%および残
    部パラジウムと少量の不純物からなる合金組成の原料
    を、非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中において溶
    解した後、該合金溶湯を適当な鋳型で鋳造するか、ある
    いは連続凝固して所望の形状のインゴット、スラブまた
    は丸棒等の素材とし、その後熱間および冷間加工を施し
    て、箔材、細線またはリボン等の線材とした後、非酸化
    性ガス、還元性ガスまたは真空中で600〜1300℃
    の温度で焼鈍するか、あるいは適度な速度で連続熱処理
    する工程よりなり、0〜200℃における平均の抵抗温
    度係数が4000×10−6℃−1以上を有する合金を
    得ることを特徴とする電気抵抗合金の製造法。
  7. 【請求項7】 原子量比にて、鉄5〜65%および副成
    分としてニッケル20%以下、コバルト20%以下、銀
    20%以下、金20%以下、白金20%以下、ロジウム
    10%以下、イリジウム10%以下、オスミウム10%
    以下、ルテニウム10%以下、クロム10%以下、バナ
    ジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%以
    下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオブ
    5%以下、タングステン10%以下、タンタル8%以
    下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジ
    ウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アン
    チモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、
    シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下およ
    び希土類元素5%以下の1種または2種以上の合計0.
    001〜20%および残部パラジウムと少量の不純物か
    らなり、0〜200℃における平均の抵抗温度係数が4
    000〜10−6℃−1以上を有する電気抵抗合金より
    なる接触燃焼式ガスセンサ。
  8. 【請求項8】 原子量比にて、鉄5〜65%、コバルト
    0.001〜20%および副成分としてニッケル20%
    以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以下、
    ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オスミウ
    ム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10%以
    下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウ
    ム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以
    下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タンタ
    ル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
    下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
    以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
    5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
    %以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
    の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
    の不純物からなり、0〜200℃における平均の抵抗温
    度係数が4000×10−6℃−1以上を有する電気抵
    抗合金よりなる接触燃焼式ガスセンサ。
  9. 【請求項9】 原子量比にて、鉄5〜65%および副成
    分としてニッケル20%以下、銀20%以下、金20%
    以下、白金20%以下、ロジウム10%以下、イリジウ
    ム10%以下、オスミウム10%以下、ルテニウム10
    %以下、クロム10%以下、バナジウム5%以下、チタ
    ン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%以
    下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングステ
    ン10%以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以下、
    ゲルマニウム3%以下、インジウム3%以下、ベリリウ
    ム3%以下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅5%
    以下、アルミニウム5以下、シリコン5%以下、炭素2
    %以下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以下の1
    種または2種以上の合計0.001〜20%および残部
    パラジウムと少量の不純物からなり、0〜200℃にお
    ける平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃−1以
    上を有する電気抵抗合金よりなる接触燃焼式ガスセン
    サ。
  10. 【請求項10】 原子量比にて、鉄5〜65%および副
    成分としてニッケル20%以下、コバルト20%以下、
    銀20%以下、金20%以下、白金20%以下、ロジウ
    ム10%以下、イリジウム10%以下、オスミウム10
    %以下、ルテニウム10%以下、クロム10%以下、バ
    ナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%
    以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオ
    ブ5%以下、タングステン10%以下、タンタル8%以
    下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジ
    ウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アン
    チモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、
    シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下およ
    び希土類元素5%以下の1種または2種以上の合計0.
    001〜20%および残部パラジウムと少量の不純物か
    らなる合金組成の原料を、非酸化性ガス、還元性ガスま
    たは真空中において溶解した後、該合金溶湯を適当な鋳
    型で鋳造するか、あるいは連続凝固して所望の形状のイ
    ンゴット、スラブまたは丸棒等の素材とし、その後熱間
    および冷間加工を施して、箔材、細線またはリボン等の
    線材とした後、非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中
    で600〜1300℃の温度で焼鈍するか、あるいは適
    度な速度で連続熱処理して0〜200℃における平均の
    抵抗温度係数が4000×10−6℃−1以上を有する
    合金を得る製造法で得られた電気抵抗合金の箔材または
    線材をそのままか、あるいは該箔材または該線材に電
    着、蒸着、イオンプレーティングまたはスパッタリング
    などの適当な方法で、樹脂系被膜、金属系被膜または非
    金属系被膜等を所望の厚さにコーティングを施して、被
    膜箔材または被膜線材となし、ついで該箔材、該線材、
    該被膜箔材および該被膜線材をそのままで電極に取り付
    けてガスセンサを構成するか、あるいは所望の形状のコ
    イルに成形した後、該コイルを電極兼ステムに適当な方
    法で固定し、ついで一方のコイルには、ガス活性能を有
    する触媒を、また他方のコイルには絶縁体を、それぞれ
    形成したことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。
  11. 【請求項11】 原子量比にて、鉄5〜65%、コバル
    ト0.001〜20%および副成分としてニッケル20
    %以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以
    下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オス
    ミウム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10
    %以下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコ
    ニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%
    以下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タン
    タル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
    下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
    以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
    5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
    %以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
    の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
    の不純物からなる合金組成の原料を、非酸化性ガス、還
    元性ガスまたは真空中において溶解した後、該合金溶湯
    を適当な鋳型で鋳造するか、あるいは連続凝固して所望
    の形状のインゴット、スラブまたは丸棒等の素材とし、
    その後熱間および冷間加工を施して、箔材、細線または
    リボン等の線材とした後、非酸化性ガス、還元性ガスま
    たは真空中で600〜1300℃の温度で焼鈍するか、
    あるいは適度な速度で連続熱処理して0〜200℃にお
    ける平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃−1以
    上を有する合金を得る製造法で得られた電気抵抗合金の
    箔材または線材をそのままか、あるいは該箔材または該
    線材に電着、蒸着、イオンプレーティングまたはスパッ
    タリングなどの適当な方法で、樹脂系被膜、金属系被膜
    または非金属系被膜等を所望の厚さにコーティングを施
    して、被膜箔材または被膜線材となし、ついで該箔材、
    該線材、該被膜箔材および該被膜線材をそのままで電極
    に取り付けてガスセンサを構成するか、あるいは所望の
    形状のコイルに成形した後、該コイルを電極兼ステムに
    適当な方法で固定し、ついで一方のコイルには、ガス活
    性能を有する触媒を、また他方のコイルには絶縁体を、
    それぞれ形成したことを特徴とする接触燃焼式ガスセン
    サ。
  12. 【請求項12】 原子量比にて、鉄5〜65%および副
    成分としてニッケル20%以下、銀20%以下、金20
    %以下、白金20%以下、ロジウム10%以下、イリジ
    ウム10%以下、オスミウム10%以下、ルテニウム1
    0%以下、クロム10%以下、バナジウム5%以下、チ
    タン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%
    以下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングス
    テン10%以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以
    下、ゲルマニウム3%以下、インジウム3%以下、ベリ
    リウム3%以下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅
    5%以下、アルミニウム5%以下、シリコン5%以下、
    炭素2%以下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以
    下の1種または2種以上の合計0.001〜20%およ
    び残部パラジウムと少量の不純物からなる合金組成の原
    料を、非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中において
    溶解した後、該合金溶湯を適当な鋳型で鋳造するか、あ
    るいは連続凝固して所望の形状のインゴット、スラブま
    たは丸棒等の素材とし、その後熱間および冷間加工を施
    して、箔材、細線またはリボン等の線材とした後、非酸
    化性ガス、還元性ガスまたは真空中で600〜1300
    ℃の温度で焼鈍するか、あるいは適度な速度で連続熱処
    理して0〜200℃における平均の抵抗温度係数が40
    00×10−6℃−1以上を有する合金を得る製造法で
    得られた電気抵抗合金の箔材または線材をそのままか、
    あるいは該箔材または該線材に電着、蒸着、イオンプレ
    ーティングまたはスパッタリングなどの適当な方法で、
    樹脂系被膜、金属系被膜または非金属系被膜等を所望の
    厚さにコーティングを施して、被膜箔材または被膜線材
    となし、ついで該箔材、該線材、該被膜箔材および該被
    膜線材をそのままで電極に取り付けてガスセンサを構成
    するか、あるいは所望の形状のコイルに成形した後、該
    コイルを電極兼ステムに適当な方法で固定し、ついで一
    方のコイルには、ガス活性能を有する触媒を、また他方
    のコイルには絶縁体を、それぞれ形成したことを特徴と
    する接触燃焼式ガスセンサ。
  13. 【請求項13】 原子量比にて、鉄5〜65%および副
    成分としてニッケル20%以下、コバルト20%以下、
    銀20%以下、金20%以下、白金20%以下、ロジウ
    ム10%以下、イリジウム10%以下、オスミウム10
    %以下、ルテニウム10%以下、クロム10%以下、バ
    ナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコニウム5%
    以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%以下、ニオ
    ブ5%以下、タングステン10%以下、タンタル8%以
    下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以下、インジ
    ウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%以下、アン
    チモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム5%以下、
    シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2%以下およ
    び希土類元素5%以下の1種または2種以上の合計0.
    001〜20%および残部パラジウムと少量の不純物か
    らなり、0〜200℃における平均の抵抗温度係数が4
    000×10−6℃−1以上を有する電気抵抗合金を、
    電気絶縁物表面に電着、蒸着、イオンプレーティングま
    たはスパッタリングより選択された適当な方法により被
    膜形成した後、所望の形状に打ち抜き、フォトエッチン
    グまたはトリミングなどの加工を施して所望の形状に成
    形し、ついで非酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中で
    熱処理を施すか、あるいは適度な速度で連続熱処理を施
    し、さらに電極を形成してなることを特徴とする抵抗変
    化型高性能温度センサ。
  14. 【請求項14】 原子量比にて、鉄5〜65%、コバル
    ト0.001〜20%および副成分としてニッケル20
    %以下、銀20%以下、金20%以下、白金20%以
    下、ロジウム10%以下、イリジウム10%以下、オス
    ミウム10%以下、ルテニウム10%以下、クロム10
    %以下、バナジウム5%以下、チタン5%以下、ジルコ
    ニウム5%以下、ハフニウム5%以下、モリブデン8%
    以下、ニオブ5%以下、タングステン10%以下、タン
    タル8%以下、ガリウム3%以下、ゲルマニウム3%以
    下、インジウム3%以下、ベリリウム3%以下、錫5%
    以下、アンチモン3%以下、銅5%以下、アルミニウム
    5%以下、シリコン5%以下、炭素2%以下、ホウ素2
    %以下および希土類元素5%以下の1種または2種以上
    の合計0.001〜20%および残部パラジウムと少量
    の不純物からなり、0〜200℃における平均の抵抗温
    度係数が4000×10−6℃−1以上を有する電気抵
    抗合金を電気絶縁物表面に電着、蒸着、イオンプレーテ
    ィングまたはスパッタリング等適当な方法によって被膜
    形成した後、打ち抜き、フォトエッチングまたはトリミ
    ングなどの加工を施して所望の形状に成形し、ついで非
    酸化性ガス、還元性ガスまたは真空中で熱処理を施す
    か、あるいは適度な速度で連続熱処理を施し、さらに電
    極を形成してなることを特徴とする抵抗変化型高性能温
    度センサ。
  15. 【請求項15】 原子量比にて、鉄5〜65%および副
    成分としてニッケル20%以下、銀20%以下、金20
    %以下、白金20%以下、ロジウム10%以下、イリジ
    ウム10%以下、オスミウム10%以下、ルテニウム1
    0%以下、クロム10%以下、バナジウム5%以下、チ
    タン5%以下、ジルコニウム5%以下、ハフニウム5%
    以下、モリブデン8%以下、ニオブ5%以下、タングス
    テン10%以下、タンタル8%以下、ガリウム3%以
    下、ゲルマニウム3%以下、インジウム3%以下、ベリ
    リウム3%以下、錫5%以下、アンチモン3%以下、銅
    5%以下、アルミニウム5%以下、シリコン5%以下、
    炭素2%以下、ホウ素2%以下および希土類元素5%以
    下の1種または2種以上の合計0.001〜20%およ
    び残部パラジウムと少量の不純物からなり、0〜200
    ℃における平均の抵抗温度係数が4000×10−6℃
    −1以上を有する電気抵抗合金を電気絶縁物表面に電
    着、蒸着、イオンプレーティングまたはスパッタリング
    等適当な方法によって被膜形成した後、打ち抜き、フォ
    トエッチングまたはトリミングなどの加工を施して所望
    の形状に成形し、ついで非酸化性ガス、還元性ガスまた
    は真空中で熱処理を施すか、あるいは適度な速度で連続
    熱処理を施し、さらに電極を形成してなることを特徴と
    する抵抗変化型高性能温度センサ。
  16. 【請求項16】 ガスの種類が、一酸化炭素、水素、エ
    タノール、メタン、イソブタンまたはブタンの各種ガス
    のうち何れかからなる請求項7ないし12のいずれか1
    項に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
  17. 【請求項17】 ガスの種類が一酸化炭素、水素、エタ
    ノール、メタン、イソブタンまたはブタンの各種ガスの
    うち何れかからなり、触媒がPtブラック、PdO,A
    l2O3,Cu2O,ZnO,MnO2,Sm2O3,
    Rh2O3の何れか1種または2種以上を成分として含
    有した組成物からなり、絶縁体がNi2O3,Al2O
    3,CuO,Cr2O3,TiO2の何れか1種または
    2種以上を成分として含有した組成物からなる請求項7
    ないし12のいずれか1項に記載の接触燃焼式ガスセン
    サ。
  18. 【請求項18】 ガスの種類が、一酸化炭素ガスからな
    る請求項7ないし12のいずれか1項に記載の接触燃焼
    式ガスセンサ。
  19. 【請求項19】 ガスの種類が一酸化炭素ガスからな
    り、触媒がPtブラック、PdO,Al2O3,Cu2
    O,ZnO,MnO2,Sm2O3,Rh2O3の何れ
    か1種または2種以上を成分として含有した組成物から
    なり、絶縁体がNi2O3,Al2O3,CuO,Cr
    2O3,TiO2の何れか1種または2種以上を成分と
    して含有した組成物からなる請求項7ないし12のいず
    れか1項に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
  20. 【請求項20】 ガスの種類が、水素ガスからなる請求
    項7ないし12のいずれか1項に記載の接触燃焼式ガス
    センサ。
  21. 【請求項21】 ガスの種類が水素ガスからなり、触媒
    がPtブラック、PdO,Al2O3,Cu2O,Zn
    O,MnO2,Sm2O3,Rh2O3の何れか1種ま
    たは2種以上を成分として含有した組成物からなり、絶
    縁体がNi2O3,Al2O3,CuO,Cr2O3,
    TiO2の何れか1種または2種以上を成分として含有
    した組成物からなる請求項7ないし12のいずれか1項
    に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
  22. 【請求項22】 触媒がPtブラック、PdO,Al2
    O3,Cu2O,ZnO,MnO2,Sm2O3,Rh
    2O3の何れか1種または2種以上を成分として含有し
    た組成物からなり、絶縁体がNi2O3,Al2O3,
    CuO,Cr2O3,TiO2の何れか1種または2種
    以上を成分として含有した組成物からなる請求項7ない
    し12のいずれか1項に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
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CN108346496B (zh) * 2018-05-18 2019-11-12 常熟市夸克电阻合金有限公司 一种ptc热敏电阻合金丝

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