JPS60204846A - 恒電気抵抗合金およびその製造法ならびにその合金を使用したセンサ - Google Patents
恒電気抵抗合金およびその製造法ならびにその合金を使用したセンサInfo
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- JPS60204846A JPS60204846A JP5815584A JP5815584A JPS60204846A JP S60204846 A JPS60204846 A JP S60204846A JP 5815584 A JP5815584 A JP 5815584A JP 5815584 A JP5815584 A JP 5815584A JP S60204846 A JPS60204846 A JP S60204846A
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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】
本発明は恒電気抵抗合金およびその製造法、さらには該
合金素材を使用したセンサに関するものである。
合金素材を使用したセンサに関するものである。
近年工場や各種現場ではロボットや自動化技術が盛んに
採用されて危険な作業や生産性の向上に貢献している。
採用されて危険な作業や生産性の向上に貢献している。
これら技術システムの性能はマイク四プロセッサーのイ
ンターフェースへの計測テータを検知するセンサの性能
によって優劣が決まるといってよい。しかしセンサを取
扱う作業現場は良好な場所が少なく、むしろ非常に苛酷
な条件や危険性を伴う場合が普通であった。特に製鉄業
、化学工業、原子力関連産業や宇宙関連産業等における
湿度、圧力あるいは変位等の各種計測に関しては、耐環
境性をクリアし、長期間使用に対して安定性が良く、保
守性に優れ、しかも安全性も良好な優れたセンサがめら
れるようになってきた。
ンターフェースへの計測テータを検知するセンサの性能
によって優劣が決まるといってよい。しかしセンサを取
扱う作業現場は良好な場所が少なく、むしろ非常に苛酷
な条件や危険性を伴う場合が普通であった。特に製鉄業
、化学工業、原子力関連産業や宇宙関連産業等における
湿度、圧力あるいは変位等の各種計測に関しては、耐環
境性をクリアし、長期間使用に対して安定性が良く、保
守性に優れ、しかも安全性も良好な優れたセンサがめら
れるようになってきた。
例えば高歩留まり高品位の鉄鋼を一貫生産できる連続鋳
造プロセスの場合、高炉、タンプッシュや鋳型内の原料
パウダー量や溶鋼の湯面レベル等の計測およびスラブの
厚さ、幅や圧延速度等の計測に使用するセンサは800
〜1000℃の高温と蒸気に曝されるため、これら厳し
い環境に耐えなければならないばかりでなく特性が長期
間安定していなければならない。上記の計測は従来r#
i!やXII+!等の電醸放射珈を用いる方式が多く採
用されてきたが、装置がメ、型となり、人体への危険性
も伴うなどの欠点が多かった。そこで近年小型で取扱い
の容易な渦電流式変位計(以下単にセンサと呼ぶ)の使
用が考えられるようになった。
造プロセスの場合、高炉、タンプッシュや鋳型内の原料
パウダー量や溶鋼の湯面レベル等の計測およびスラブの
厚さ、幅や圧延速度等の計測に使用するセンサは800
〜1000℃の高温と蒸気に曝されるため、これら厳し
い環境に耐えなければならないばかりでなく特性が長期
間安定していなければならない。上記の計測は従来r#
i!やXII+!等の電醸放射珈を用いる方式が多く採
用されてきたが、装置がメ、型となり、人体への危険性
も伴うなどの欠点が多かった。そこで近年小型で取扱い
の容易な渦電流式変位計(以下単にセンサと呼ぶ)の使
用が考えられるようになった。
さてセンサの性能はセンサコイル材によって決まるため
、その電気的特性および安定性は特に重要である。例え
ば上記連続鋳造プロセスの場合、800〜1000°C
の高温で数ケ月乃至数年間連続して稼動するため、セン
サコイル材に要求される条件は、電気抵抗の温度係数が
±100 ppm/’C以下で長期間変化せず、さらに
は耐食性、耐酸化性および加工成形性が良好で、しかも
断線に関係深い耐熱応力破壊性に優れていることも重要
である。センサの特性は高温領域のみならず常温におけ
る較正計測も必要であるので、電気的特性が常温領域に
おいても高温領域と同様に優れたものでなければならな
い。
、その電気的特性および安定性は特に重要である。例え
ば上記連続鋳造プロセスの場合、800〜1000°C
の高温で数ケ月乃至数年間連続して稼動するため、セン
サコイル材に要求される条件は、電気抵抗の温度係数が
±100 ppm/’C以下で長期間変化せず、さらに
は耐食性、耐酸化性および加工成形性が良好で、しかも
断線に関係深い耐熱応力破壊性に優れていることも重要
である。センサの特性は高温領域のみならず常温におけ
る較正計測も必要であるので、電気的特性が常温領域に
おいても高温領域と同様に優れたものでなければならな
い。
現在これらの条件に合致したセンサコイル材は全く皆無
であるため、関連産業界からその開発が強く要望されて
いる。
であるため、関連産業界からその開発が強く要望されて
いる。
従来この梱七ンサコイル材としては、本発明者、らが先
に提案したパラジウム−銀系合金(特開昭55−IJ、
2889号)およびパラジウム−鉄系合金(特開昭58
−118882号)があるが、以下述べるようにいずれ
の合金系においても一長一短がある。
に提案したパラジウム−銀系合金(特開昭55−IJ、
2889号)およびパラジウム−鉄系合金(特開昭58
−118882号)があるが、以下述べるようにいずれ
の合金系においても一長一短がある。
すなわち前者の合金は高温における耐食性、耐酸化性お
よび加工性が良好で、しかも−50〜600°Cの広い
温度範囲にわたって電気抵抗の温度係数が+20 pp
m/”C以下で極めて小さい特長を有する反面、−60
°C以下および600°C以上の温度では電気抵抗の温
度係数が+100 ppm/’c以上の非常に大きな値
を示すばかりでなく、この素材を使用したセンサを高温
で長期間連続稼動すると素材の結晶粒が粗大化して特性
の劣化が進行するだけでなく、最急の場合断線によるト
ラブルのため生産管理上大きな障害となることもしばし
ばであった。
よび加工性が良好で、しかも−50〜600°Cの広い
温度範囲にわたって電気抵抗の温度係数が+20 pp
m/”C以下で極めて小さい特長を有する反面、−60
°C以下および600°C以上の温度では電気抵抗の温
度係数が+100 ppm/’c以上の非常に大きな値
を示すばかりでなく、この素材を使用したセンサを高温
で長期間連続稼動すると素材の結晶粒が粗大化して特性
の劣化が進行するだけでなく、最急の場合断線によるト
ラブルのため生産管理上大きな障害となることもしばし
ばであった。
また後者の合金の場合では規則−不規則変態点(600
〜800℃)以上融点(約1400℃)近くまでの広い
温度範囲における電気抵抗の温度係数は+100 pp
m/’C以下で小さく、しかも高温で長期間連続使用し
ても特性は極めて安定しているなどの特長がある反面、
規則−不規則変動点以下の温度では電気抵抗の変化が大
きく不安定であるばかりでなく、高温における耐酸化性
が着しく劣り、加工性も悪いためにその製造上および使
用上においては高度の工夫が必要であるなど多くの欠点
と制約があった。
〜800℃)以上融点(約1400℃)近くまでの広い
温度範囲における電気抵抗の温度係数は+100 pp
m/’C以下で小さく、しかも高温で長期間連続使用し
ても特性は極めて安定しているなどの特長がある反面、
規則−不規則変動点以下の温度では電気抵抗の変化が大
きく不安定であるばかりでなく、高温における耐酸化性
が着しく劣り、加工性も悪いためにその製造上および使
用上においては高度の工夫が必要であるなど多くの欠点
と制約があった。
そこで本発明者らはかかる開運産業の緊急の要請に応え
るべく重速上記のパラジウム−銀系合金およびパラジウ
ム−鉄系合金について比較検討した結果、量産における
製造上の取扱いが容易で、かつ加工性や成形性に優れた
パラジウム−銀糸合金の改良を試みた。
るべく重速上記のパラジウム−銀系合金およびパラジウ
ム−鉄系合金について比較検討した結果、量産における
製造上の取扱いが容易で、かつ加工性や成形性に優れた
パラジウム−銀糸合金の改良を試みた。
すなわち本発明者らはパラジウム−銀糸合金C恒電気抵
抗特性は伝導電子の格子振動による散乱と結晶の短範囲
規則性とがバランスした状態では電子の散乱が一定とな
り電気抵抗の変化を少なくするが、−60℃以下および
600℃以上ではこhc、、画因子のバランスが崩れる
ため電子の散乱が、多くなり恒電気抵抗特性を失うもの
と考えた。因みに第1図にはパラジウム−銀系合金にお
けるAg量に対する電気抵抗の平均の温度係数を示す。
抗特性は伝導電子の格子振動による散乱と結晶の短範囲
規則性とがバランスした状態では電子の散乱が一定とな
り電気抵抗の変化を少なくするが、−60℃以下および
600℃以上ではこhc、、画因子のバランスが崩れる
ため電子の散乱が、多くなり恒電気抵抗特性を失うもの
と考えた。因みに第1図にはパラジウム−銀系合金にお
けるAg量に対する電気抵抗の平均の温度係数を示す。
ここで曲II 、Iおよび層はそれぞれ0〜400°C
1−150〜1000℃および一200〜1200°C
の温度間における電気抵抗の平均の温度係数である。
1−150〜1000℃および一200〜1200°C
の温度間における電気抵抗の平均の温度係数である。
第1図において、電気抵抗の平均の温度係数が+100
ppm /”C以下は、曲IIIの0点(Ag2S、
2%)〜d点(A、 46.7%)間および曲a+tn
のa点(1986,0%)〜b点(A、 45.5%)
間の組成範囲で、得られるが、曲線璽では全組成にわた
って+ 100 ppm/”(以上で極めて大きい。以
上の説明から、−150〜1000°Cの広い温度範囲
における電気抵抗の平均の温度係数が+100 ppm
7℃以下を示す組成範囲は曲線工および曲1IIi11
においてC点〜a点問およびb点〜d点間の組成を除い
たfL986.0 (a点) 〜45.5 (b点)%
間に限定される。
ppm /”C以下は、曲IIIの0点(Ag2S、
2%)〜d点(A、 46.7%)間および曲a+tn
のa点(1986,0%)〜b点(A、 45.5%)
間の組成範囲で、得られるが、曲線璽では全組成にわた
って+ 100 ppm/”(以上で極めて大きい。以
上の説明から、−150〜1000°Cの広い温度範囲
における電気抵抗の平均の温度係数が+100 ppm
7℃以下を示す組成範囲は曲線工および曲1IIi11
においてC点〜a点問およびb点〜d点間の組成を除い
たfL986.0 (a点) 〜45.5 (b点)%
間に限定される。
またセンサコイルの断線現象は、加工した材料を長期間
連続加熱することによって再結晶化し1、さらに加熱時
間の増」とともに結晶粒が粗大成長化して、加熱および
冷却の繰り返しによる膨張や収縮等の外的要因が加わっ
て熱応力破壊が発生し、遂には断線するものと予想した
。すなわちセンサの高温安定性に密接に関連のある耐熱
応力破壊性を改善するための解決策としては、まず再結
晶温度を高めて結晶成長を抑止し、結晶粒径を出来るだ
け小さくすればよい。ついでセンサの使用温度および耐
用時間の上限を低く設定することも重要である。前者に
ついては合金の結晶微細化を図るため多元素添加が考え
られる。また後者については合金およびセンサの製造法
に深く関与しており恒電気抵抗特性と相まって最適な加
工法および熱処理法を採用する必要がある。ここで耐熱
応力破壊性の評価法としては、合金の再結晶温度、平均
の結晶粒径ならびに合金素材をセンサコイルに成形加工
後、そのインピーダンスの安定性から判定できる。すな
わち再結晶温度が高く、平均の結晶粒径が小さく、シか
もインピーダンスの経時変化が少ないほど、センサの高
温安定性および耐熱応力破壊性が優れているといえる。
連続加熱することによって再結晶化し1、さらに加熱時
間の増」とともに結晶粒が粗大成長化して、加熱および
冷却の繰り返しによる膨張や収縮等の外的要因が加わっ
て熱応力破壊が発生し、遂には断線するものと予想した
。すなわちセンサの高温安定性に密接に関連のある耐熱
応力破壊性を改善するための解決策としては、まず再結
晶温度を高めて結晶成長を抑止し、結晶粒径を出来るだ
け小さくすればよい。ついでセンサの使用温度および耐
用時間の上限を低く設定することも重要である。前者に
ついては合金の結晶微細化を図るため多元素添加が考え
られる。また後者については合金およびセンサの製造法
に深く関与しており恒電気抵抗特性と相まって最適な加
工法および熱処理法を採用する必要がある。ここで耐熱
応力破壊性の評価法としては、合金の再結晶温度、平均
の結晶粒径ならびに合金素材をセンサコイルに成形加工
後、そのインピーダンスの安定性から判定できる。すな
わち再結晶温度が高く、平均の結晶粒径が小さく、シか
もインピーダンスの経時変化が少ないほど、センサの高
温安定性および耐熱応力破壊性が優れているといえる。
本発明者らは上記の諸問題点を解決して高温でも安定な
恒電気抵抗合金を得るために上述した事実に基づき多く
の実験を行った結果、パラジウム86、θ〜46.5%
銀合金に周期率表のIa族〜vb族元素の添加が高温に
おける電気抵抗の平均の温度係数および耐熱応力破壊性
の改善に極めて有効かつ効果的であることを突きとめた
。
恒電気抵抗合金を得るために上述した事実に基づき多く
の実験を行った結果、パラジウム86、θ〜46.5%
銀合金に周期率表のIa族〜vb族元素の添加が高温に
おける電気抵抗の平均の温度係数および耐熱応力破壊性
の改善に極めて有効かつ効果的であることを突きとめた
。
本発明の目的は上述した不具合を解消して、−160〜
1000°Cの広I/2温度範囲において電気却抗の変
化が極めて少なく、耐熱応力破壊性に優れかつ加工成形
が容易な恒電気抵抗合金および恒屯気抵抗特性を具備し
たセンサを提供しようとするものである。
1000°Cの広I/2温度範囲において電気却抗の変
化が極めて少なく、耐熱応力破壊性に優れかつ加工成形
が容易な恒電気抵抗合金および恒屯気抵抗特性を具備し
たセンサを提供しようとするものである。
すなわち本発明は、イリジウム(Ir) 10%以下、
白金(Pt) 10%以下、銅(Ou) 10%以下お
よび金(Au) 20%以下の1椙あるいは2種以上の
合計0.1〜20%と銀(Ag) 86.0〜46.5
%および残部パラジウム(Pd)と少量の不純物とから
なる合金を鋳造、鋳辺み後、鍛造、熱間加工およ、び冷
間加工により線材あるいは板材等の所望の形状となし、
非酸化gm気中または真空中において200〜1200
℃で2秒以上100時間以下加熱する製造法により、−
150〜1000°Cの広い温度範囲における電気抵抗
の平均温度係数が±1100pp/”C以下の優れた恒
亀気抵抗特性を有し、耐熱応力破壊性に優れ、かつ耐酸
化性および加工成形性も良好な恒電気抵抗合金を得るこ
とを特徴とするものである。
白金(Pt) 10%以下、銅(Ou) 10%以下お
よび金(Au) 20%以下の1椙あるいは2種以上の
合計0.1〜20%と銀(Ag) 86.0〜46.5
%および残部パラジウム(Pd)と少量の不純物とから
なる合金を鋳造、鋳辺み後、鍛造、熱間加工およ、び冷
間加工により線材あるいは板材等の所望の形状となし、
非酸化gm気中または真空中において200〜1200
℃で2秒以上100時間以下加熱する製造法により、−
150〜1000°Cの広い温度範囲における電気抵抗
の平均温度係数が±1100pp/”C以下の優れた恒
亀気抵抗特性を有し、耐熱応力破壊性に優れ、かつ耐酸
化性および加工成形性も良好な恒電気抵抗合金を得るこ
とを特徴とするものである。
また本発明合金からなる線材または板材等をスパイラル
またはトロイダル等の所望の形状に成形加工した後、必
要ならばくせ材処理し、これらをそのままで常温用また
は耐熱用絶縁体に固定するかあるいは絶縁体中に埋め込
む等の方法によってセンサとなし、必要ならばさらに非
酸化性雰囲気中または真空中において5100〜500
°Cで数時間加熱して固形化した後500〜1100”
Cで2秒以上100時間以下加熱することにより恒電気
抵抗特性を具備せしめる方法、あるいは本発明合金から
なる線材または板材表面に常温用または耐熱用絶縁体を
塗布、電着等によりコーテング処理後、スパイラルまた
はトロイダル等の所望の形状に成形加工した後、これら
をそのままで常温用または耐熱用絶縁体に固定するかあ
るいは絶縁体中に埋め込む等の方法によってセンサとな
し、必要ならばさらに非酸化性雰囲気中または真空中に
おいて200〜500℃で数時間加熱して固形化した後
500〜1200℃で2秒以上100時間以下加熱する
ことにより恒電気抵抗特性を具備せしめる方法、またあ
るいは本発明合金を常温用または耐熱用絶縁体表面に1
u着またはスパッタリング等の適当な方法により薄膜と
して被着した後、所望の形状にエツチング打抜きまたは
トリミング加工を施し為絶縁体に固定するかあるいは絶
縁性ケース内に装填してセンサとなし、必要ならばさら
にこれを非酸化性雰囲気中または真空中において200
〜500°Cで数時間加熱して固形化した後600〜1
200°Cで2秒以上100時間以下加熱することによ
り恒電気抵抗特性を具備せしめる方法によリセンサを作
製することを特徴とするものである。
またはトロイダル等の所望の形状に成形加工した後、必
要ならばくせ材処理し、これらをそのままで常温用また
は耐熱用絶縁体に固定するかあるいは絶縁体中に埋め込
む等の方法によってセンサとなし、必要ならばさらに非
酸化性雰囲気中または真空中において5100〜500
°Cで数時間加熱して固形化した後500〜1100”
Cで2秒以上100時間以下加熱することにより恒電気
抵抗特性を具備せしめる方法、あるいは本発明合金から
なる線材または板材表面に常温用または耐熱用絶縁体を
塗布、電着等によりコーテング処理後、スパイラルまた
はトロイダル等の所望の形状に成形加工した後、これら
をそのままで常温用または耐熱用絶縁体に固定するかあ
るいは絶縁体中に埋め込む等の方法によってセンサとな
し、必要ならばさらに非酸化性雰囲気中または真空中に
おいて200〜500℃で数時間加熱して固形化した後
500〜1200℃で2秒以上100時間以下加熱する
ことにより恒電気抵抗特性を具備せしめる方法、またあ
るいは本発明合金を常温用または耐熱用絶縁体表面に1
u着またはスパッタリング等の適当な方法により薄膜と
して被着した後、所望の形状にエツチング打抜きまたは
トリミング加工を施し為絶縁体に固定するかあるいは絶
縁性ケース内に装填してセンサとなし、必要ならばさら
にこれを非酸化性雰囲気中または真空中において200
〜500°Cで数時間加熱して固形化した後600〜1
200°Cで2秒以上100時間以下加熱することによ
り恒電気抵抗特性を具備せしめる方法によリセンサを作
製することを特徴とするものである。
以上の説明中、恒電気抵抗特性の珀翰について説明する
と、通常の金属合金の電気抵抗が温度変化と共に大きく
変化するのに対して本発明合金のように特定の温度領域
では電気抵抗の変化が極めて少ないか若しくは零、換言
すれば電気抵抗の温度係数が極めて小さいか若しくは零
である性質について名づけだものである。−例として従
来精密抵抗材料として多用されているマンガニン等が常
温付近に限って恒電気抵抗特性を有している。
と、通常の金属合金の電気抵抗が温度変化と共に大きく
変化するのに対して本発明合金のように特定の温度領域
では電気抵抗の変化が極めて少ないか若しくは零、換言
すれば電気抵抗の温度係数が極めて小さいか若しくは零
である性質について名づけだものである。−例として従
来精密抵抗材料として多用されているマンガニン等が常
温付近に限って恒電気抵抗特性を有している。
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
第2図、第3図、第4図および第5図はそれぞれパラジ
ウム−銀系合金の一150〜1000℃間における電気
抵抗の平均の温度係数におよぼすそれぞれIr 、 P
t 、 GuおよびAu添加量の効果を示す。
ウム−銀系合金の一150〜1000℃間における電気
抵抗の平均の温度係数におよぼすそれぞれIr 、 P
t 、 GuおよびAu添加量の効果を示す。
また第6図にはpd −40%Ag合金に工r 、 P
t 、 Ou又はAuを添加した合金の−160〜10
00”0間における電気抵抗の平均の温度係数と工r
、 Pt 、 Ou又はAu添加量との関係を示す。こ
れら第2図乃至第6図からも明らかなように、−150
〜1000°C間における電気抵抗の平均の温度係数が
±100、ppm/”(:以下を有するIr 、 Pt
、 OuあるいはAuの添加量はそれぞれ10%以下
、10%以下、10%以下あるいは20%以下であるこ
とがわかる。
t 、 Ou又はAuを添加した合金の−160〜10
00”0間における電気抵抗の平均の温度係数と工r
、 Pt 、 Ou又はAu添加量との関係を示す。こ
れら第2図乃至第6図からも明らかなように、−150
〜1000°C間における電気抵抗の平均の温度係数が
±100、ppm/”(:以下を有するIr 、 Pt
、 OuあるいはAuの添加量はそれぞれ10%以下
、10%以下、10%以下あるいは20%以下であるこ
とがわかる。
つぎに本発明合金およびセンサの製造法について詳細に
説明する。
説明する。
まず本発明合金を造るにはIr 10%以下、Pt10
%以下、0ulO%以下およびAu 20%以下の1種
あるいは211以上の合計0.1〜20%と、A938
〜45.5%および残部Pdと少量の不純物の遺址を非
酸化性雰囲気中または真空中において適当な溶解炉を用
いて溶解し、充分攪拌して組織的に均一な溶融合金を得
る。つぎに溶融合金を適当な形および大きさの鉄型に鋳
込み健全な鋳塊を得た後、鋳塊表面のスケール、疵類等
を研削して取り除き、さらに鍛造工程を経て種々の熱間
加工および冷間加工、例えばスェージング、伸線、圧延
または潰し等の方法によって所望の形状のもの、例えば
九俸、細線または薄板にする。つぎにこれらの形状のも
のを非酸化性雰囲気中または真空中において200〜1
200”Cで2秒以上100時間、以下加熱することに
より電気抵抗の温度係数が一150〜1000℃の温度
範囲において±1001)pHl/”C以下の恒電気抵
抗特性および優れた耐熱応力破壊性を有することが可能
となる。
%以下、0ulO%以下およびAu 20%以下の1種
あるいは211以上の合計0.1〜20%と、A938
〜45.5%および残部Pdと少量の不純物の遺址を非
酸化性雰囲気中または真空中において適当な溶解炉を用
いて溶解し、充分攪拌して組織的に均一な溶融合金を得
る。つぎに溶融合金を適当な形および大きさの鉄型に鋳
込み健全な鋳塊を得た後、鋳塊表面のスケール、疵類等
を研削して取り除き、さらに鍛造工程を経て種々の熱間
加工および冷間加工、例えばスェージング、伸線、圧延
または潰し等の方法によって所望の形状のもの、例えば
九俸、細線または薄板にする。つぎにこれらの形状のも
のを非酸化性雰囲気中または真空中において200〜1
200”Cで2秒以上100時間、以下加熱することに
より電気抵抗の温度係数が一150〜1000℃の温度
範囲において±1001)pHl/”C以下の恒電気抵
抗特性および優れた耐熱応力破壊性を有することが可能
となる。
また本発明合金を発熱素子やセンサ等に応用する場合に
は通常コイル状に成形加工して使用するため、以下に説
明するいずれかの方法によって本発明合金の恒電気抵抗
特性を十分に発揮し得る電気的および熱的絶縁処理を施
こさねばならな鱒。
は通常コイル状に成形加工して使用するため、以下に説
明するいずれかの方法によって本発明合金の恒電気抵抗
特性を十分に発揮し得る電気的および熱的絶縁処理を施
こさねばならな鱒。
(1)本発明合金の線材または板材等をマイカ等の常温
用絶縁体またはセラミック等の耐熱用絶縁体に直接巻き
つけるかあるいは絶縁体で挾むなどの方法により固定し
た後、必要ならば非酸化性雰囲気中または真空中におい
て絶縁体中の有害ガスや有機物を蒸発せしめるため20
0〜600”Cで数時間加熱後さらに500〜1200
”Cで2秒以上100時間以下加熱する。
用絶縁体またはセラミック等の耐熱用絶縁体に直接巻き
つけるかあるいは絶縁体で挾むなどの方法により固定し
た後、必要ならば非酸化性雰囲気中または真空中におい
て絶縁体中の有害ガスや有機物を蒸発せしめるため20
0〜600”Cで数時間加熱後さらに500〜1200
”Cで2秒以上100時間以下加熱する。
(2ン 本発明合金の線材あるいは板材等をスパイラル
またはトロイダル等の形状に成形加工したものを非酸化
性雰囲気中または真空中において500〜1200°C
で2秒以上100時間以下加熱してくせ付処理後そのま
まの状態で水ガラス等の常温用絶縁体またはセラミック
ペースト等の耐熱用絶縁体からなる溶液中に浸漬し20
0〜600℃で数時間加熱して固形化した後絶縁ケース
内に装填して密閉し、必要ならばさらに非酸化性雰囲気
中または真空中において500〜1200℃で2秒以上
100時間以下加熱する。
またはトロイダル等の形状に成形加工したものを非酸化
性雰囲気中または真空中において500〜1200°C
で2秒以上100時間以下加熱してくせ付処理後そのま
まの状態で水ガラス等の常温用絶縁体またはセラミック
ペースト等の耐熱用絶縁体からなる溶液中に浸漬し20
0〜600℃で数時間加熱して固形化した後絶縁ケース
内に装填して密閉し、必要ならばさらに非酸化性雰囲気
中または真空中において500〜1200℃で2秒以上
100時間以下加熱する。
(8) 本発明合金の機材または板材等表面にホルマー
ル等の常温用絶縁体を塗布またはコーテングするか、あ
るいはぎリイミド樹脂やマグネシャ等の耐熱用絶縁体を
電着またはスパッタリング等の適当な方法により被鶏し
た後、スパイラルまたはトロイダル等の形状に巻線成形
加工し200〜500℃で数時間加熱して有害ガスや有
機物等を蒸発揮散させ、絶縁ケース内に装填して密閉し
、必要ならばさらに非酸化性雰囲気中または真空中にお
いて500〜12oO°Cで2秒以上100時間以下加
熱する〇 (4)本発明合金をガラスやセラミック等の絶縁体表面
に電着またはスパッタリング等の適当な方法により被着
した後、所望の形状にエツチング打抜きまたはトリミン
グ加工を施し、必要ならば絶縁体に固定するかあるいは
絶縁性ケース内に装填する。その後200〜500°C
で数時間加熱して均質化処理を行い、必要ならばさらに
非酸化性雰囲気中または真空中において500〜120
0°Cで2秒以上100時間加熱する。
ル等の常温用絶縁体を塗布またはコーテングするか、あ
るいはぎリイミド樹脂やマグネシャ等の耐熱用絶縁体を
電着またはスパッタリング等の適当な方法により被鶏し
た後、スパイラルまたはトロイダル等の形状に巻線成形
加工し200〜500℃で数時間加熱して有害ガスや有
機物等を蒸発揮散させ、絶縁ケース内に装填して密閉し
、必要ならばさらに非酸化性雰囲気中または真空中にお
いて500〜12oO°Cで2秒以上100時間以下加
熱する〇 (4)本発明合金をガラスやセラミック等の絶縁体表面
に電着またはスパッタリング等の適当な方法により被着
した後、所望の形状にエツチング打抜きまたはトリミン
グ加工を施し、必要ならば絶縁体に固定するかあるいは
絶縁性ケース内に装填する。その後200〜500°C
で数時間加熱して均質化処理を行い、必要ならばさらに
非酸化性雰囲気中または真空中において500〜120
0°Cで2秒以上100時間加熱する。
以上のような工程により完成した成品の特性は本発明合
金のそれと全く同じであって、恒電気抵抗特性や耐熱応
力破壊性を十分に発揮し得ることが明らかになった。
金のそれと全く同じであって、恒電気抵抗特性や耐熱応
力破壊性を十分に発揮し得ることが明らかになった。
つぎに本発明合金およびセンサの製造法について、実施
例によって具体的に述べる。
例によって具体的に述べる。
実施例 1
合金番号PAM−1(組成Pd−56,6%、Aリ−4
2,0%。
2,0%。
Ir−2,5%)
合金およびセンサの製造
原料としては純度99.9%のPd r AgおよびI
rを用いた。試料を造るには全mft1ooVの原料、
を高純度アルミナ坩堝に入れ、アルゴンガスを吹きつけ
ながら高周波誘導電気炉によって溶解し、よく攪拌して
均質な溶融合金とした後、内径7關、高さ180m1の
鉄型に鋳込み、鋳塊表面の疵を取り除いた。その後鍛造
および熱間ロールにより直1101111にし、スェー
ジングおよび糊引等の令聞加工により直径0.5 mの
細線にしたものから長さ約10c+iに切り取り電気抵
抗測定用試料とした。
rを用いた。試料を造るには全mft1ooVの原料、
を高純度アルミナ坩堝に入れ、アルゴンガスを吹きつけ
ながら高周波誘導電気炉によって溶解し、よく攪拌して
均質な溶融合金とした後、内径7關、高さ180m1の
鉄型に鋳込み、鋳塊表面の疵を取り除いた。その後鍛造
および熱間ロールにより直1101111にし、スェー
ジングおよび糊引等の令聞加工により直径0.5 mの
細線にしたものから長さ約10c+iに切り取り電気抵
抗測定用試料とした。
電気抵抗は真空中−160〜1100℃の温度範囲で測
定した。また上記線材(0,51111φ)にマグネシ
アのコルイド溶液を塗布し乾燥後軸径gwのセラミック
製ボビンに20〜50回巻きつけてセンサコイルを造り
、これをセラミック製ケース内に装填後セラミックペー
ストで密閉した。さらに200′Cで1時間、400°
Cで80分ついで1000°Cで80分加熱焼成した。
定した。また上記線材(0,51111φ)にマグネシ
アのコルイド溶液を塗布し乾燥後軸径gwのセラミック
製ボビンに20〜50回巻きつけてセンサコイルを造り
、これをセラミック製ケース内に装填後セラミックペー
ストで密閉した。さらに200′Cで1時間、400°
Cで80分ついで1000°Cで80分加熱焼成した。
ついでこのセンサのインピーダンス変化率
、をブリッジ回路法により測定した。測定周波数は1
kHzであった。ここでη。およびηTはそれぞれ測定
開始時および時間T後におけるセンサコイルのインピー
ダンスである。
kHzであった。ここでη。およびηTはそれぞれ測定
開始時および時間T後におけるセンサコイルのインピー
ダンスである。
尚線材試料と比較合金PA−4(組成Pd−58%。
A、 −42%)の温度対電気抵抗曲線を第7図に示す
。またこの曲線からめた電気抵抗の平均の1 ΔR 温度係数−・−および本発明合金PAW −1の線RΔ
T 材を使用したセンサを800°C以上の高温で長期間連
続使用した場合のセンサの性能、インピーダンスの変化
率は第1表に示すとおりである。因みに本発明合金PA
M−1と同様な方法で作製した比1合金PA−4のセン
サフィルは、800℃で5日後に断線したが、本発明合
金PAM −1のセンサコイルは1000’Cで1ケ月
以上経過後も正常に作動し断線しなかった。
。またこの曲線からめた電気抵抗の平均の1 ΔR 温度係数−・−および本発明合金PAW −1の線RΔ
T 材を使用したセンサを800°C以上の高温で長期間連
続使用した場合のセンサの性能、インピーダンスの変化
率は第1表に示すとおりである。因みに本発明合金PA
M−1と同様な方法で作製した比1合金PA−4のセン
サフィルは、800℃で5日後に断線したが、本発明合
金PAM −1のセンサコイルは1000’Cで1ケ月
以上経過後も正常に作動し断線しなかった。
第 1 表
実施例 2
合金番号Pムト19(組成P(1−55,21%、ム9
−41.8%。
−41.8%。
Pt −8,5%)
合金およびセンサの製造
原料は実施例1と同じ純度のPCl 、ムりおよびPt
を用いた。試料の製造法および実験法は実施例1と全く
同様である。合金試料とセンサの電気的特性ならびにセ
ンサの性能については第8図および第2表に示すとおり
で、実施例1の結果と類似している。
を用いた。試料の製造法および実験法は実施例1と全く
同様である。合金試料とセンサの電気的特性ならびにセ
ンサの性能については第8図および第2表に示すとおり
で、実施例1の結果と類似している。
第 2 表
実施例 8
合金番号PλM−25(1M成pd−s4.s%、Aク
ー40.5%。
ー40.5%。
Ou −5,0%)
合金およびセンナの製造
原料は実施例1と同じ純度のpa s AgおよびOU
を用いた。試料の製造法および実験法は実施例1と全く
同様である。合金試料とセンサの電気的特性ならびにセ
ンサの性能については第9図およびJla表に示すとお
りで、実施例1の結果と類似している。
を用いた。試料の製造法および実験法は実施例1と全く
同様である。合金試料とセンサの電気的特性ならびにセ
ンサの性能については第9図およびJla表に示すとお
りで、実施例1の結果と類似している。
第 8 表
実施例 番
合金番号PAN−88(組成Pd−49,a%、 Ag
−88,1%。
−88,1%。
ムu −1g、o%)
合金およびセンサの製造
原料は実施例1と同じ純度のPd、ムりおよびムUを用
いた。試料の製造法および実験法は実施例1と全゛く同
様である。合金試料とセンサの電気的時。
いた。試料の製造法および実験法は実施例1と全゛く同
様である。合金試料とセンサの電気的時。
鉄ならびにセンサの性能については第10図おJび第4
表に示すとおりで、実施例1の結果と類似している。
表に示すとおりで、実施例1の結果と類似している。
第 4 表
上述の実施例の他に多くの合金についても実験を行った
が、第す表には代表的な合金試料の電気的特性、再結晶
温度、平均の結晶粒径ならびに本発明合金線材を用−た
センサについて800℃で10日間加熱保持した場合の
インピーダンス変化率を示す。
が、第す表には代表的な合金試料の電気的特性、再結晶
温度、平均の結晶粒径ならびに本発明合金線材を用−た
センサについて800℃で10日間加熱保持した場合の
インピーダンス変化率を示す。
、以上実施例1〜実施例1および第5表かられかるよう
に、工r 、 pt 、 auおよびAuの1種あるい
は2種以上の合計0.1〜20%と、1986.0〜4
5.5%および残部Pdと少量の不純物からなる合金は
、−150〜1000°Cの広い温度範囲において±1
00 ppV’C以下の恒電気抵抗特性および俊才た耐
熱応力破壊性を有しており、第7図〜第10図にみるよ
うに電気抵抗の温度に対する変化が高温では著しく改善
されているのが大きな特徴である。
に、工r 、 pt 、 auおよびAuの1種あるい
は2種以上の合計0.1〜20%と、1986.0〜4
5.5%および残部Pdと少量の不純物からなる合金は
、−150〜1000°Cの広い温度範囲において±1
00 ppV’C以下の恒電気抵抗特性および俊才た耐
熱応力破壊性を有しており、第7図〜第10図にみるよ
うに電気抵抗の温度に対する変化が高温では著しく改善
されているのが大きな特徴である。
また本発明合金を使用したセンサの性能も第5れの約V
0゜の±0.016%以下で極めて小さく、高温安定性
に優れ、本発明合金の特性を十分に発揮し得ることがわ
かる。
0゜の±0.016%以下で極めて小さく、高温安定性
に優れ、本発明合金の特性を十分に発揮し得ることがわ
かる。
ここで本発明合金の組成において、IrlO%以下、P
tlO%以下、0ulO%以下およびIu20%以下の
1種あるいは2種以上の合計0.1〜20%と、Ag8
6.0〜45.5%に限定した理由は、第1図〜第6図
、実施例1〜実施例4および第6表からも明らかなよう
に、−150〜1000°C間における電気抵抗の平均
の温度係数が±1100pp/’C以下の恒電気抵抗特
性を示し、またセンサの高温におけるインピーダンス変
化率が±0.015%以下で長時間にわたって非常に安
定しているが、組成がこの範囲をはずれると電気抵抗の
平均の温度係数が±1o Oppm/”C以上で大きく
なり恒電気抵抗合金あるいは高温における安定性の優れ
たセンサとしては不適当となるからである。
tlO%以下、0ulO%以下およびIu20%以下の
1種あるいは2種以上の合計0.1〜20%と、Ag8
6.0〜45.5%に限定した理由は、第1図〜第6図
、実施例1〜実施例4および第6表からも明らかなよう
に、−150〜1000°C間における電気抵抗の平均
の温度係数が±1100pp/’C以下の恒電気抵抗特
性を示し、またセンサの高温におけるインピーダンス変
化率が±0.015%以下で長時間にわたって非常に安
定しているが、組成がこの範囲をはずれると電気抵抗の
平均の温度係数が±1o Oppm/”C以上で大きく
なり恒電気抵抗合金あるいは高温における安定性の優れ
たセンサとしては不適当となるからである。
また本発明合金およびセンサの恒電気抵抗特性、、。
を示す温度範囲を一150〜1000°C間に限定した
理由は、第1図〜第6図、実施例1〜実施例4、第5表
からも明らかなように、上記の温度範囲内における電気
抵抗の平均の温度係数が±1100pp/’c以下の恒
電気抵抗特性を示すが、この温度領域からはずれると電
気抵抗の平均の温度係数が±100 ppm/’C以上
となり本発明合金の要求特性に合致しないばかりでなく
センサの性能を十分に発揮し得ないため、恒電気抵抗合
金あるいは高温における安定性の優れたセンサとしては
不適ぎとなるからである。
理由は、第1図〜第6図、実施例1〜実施例4、第5表
からも明らかなように、上記の温度範囲内における電気
抵抗の平均の温度係数が±1100pp/’c以下の恒
電気抵抗特性を示すが、この温度領域からはずれると電
気抵抗の平均の温度係数が±100 ppm/’C以上
となり本発明合金の要求特性に合致しないばかりでなく
センサの性能を十分に発揮し得ないため、恒電気抵抗合
金あるいは高温における安定性の優れたセンサとしては
不適ぎとなるからである。
さらにまた本発明合金およびセンサの製造法において、
熱処理として200〜1200°Cで2秒以上100時
間以下に限定した理由は、この温度範囲内および時間内
では加工による内部歪が十分に取り除かれ、さらに一層
安定した恒電気抵抗特性が得られるが、200°C以下
で2秒以下加熱処理した場合には加工による残留応力の
ため恒電気抵抗特性が得られずセンサを高温で使用する
場合非常に不安定となる。また1200℃以上で100
時間以上加熱処理した場合には結晶粒の粗大化によって
耐熱応力破壊性が悪化し、しかも含有銀の蒸発によって
恒電気抵抗特性が得られないだけでなく蒸発銀の汚染に
より電気絶縁特性が悪化することもある。したがって上
記の熱処理条件からはずれた場合には、恒電気抵抗特性
あるいは高温における安定性の優れたセンサとしては不
適当となるからである。
熱処理として200〜1200°Cで2秒以上100時
間以下に限定した理由は、この温度範囲内および時間内
では加工による内部歪が十分に取り除かれ、さらに一層
安定した恒電気抵抗特性が得られるが、200°C以下
で2秒以下加熱処理した場合には加工による残留応力の
ため恒電気抵抗特性が得られずセンサを高温で使用する
場合非常に不安定となる。また1200℃以上で100
時間以上加熱処理した場合には結晶粒の粗大化によって
耐熱応力破壊性が悪化し、しかも含有銀の蒸発によって
恒電気抵抗特性が得られないだけでなく蒸発銀の汚染に
より電気絶縁特性が悪化することもある。したがって上
記の熱処理条件からはずれた場合には、恒電気抵抗特性
あるいは高温における安定性の優れたセンサとしては不
適当となるからである。
要するに本発明合金およびセンサは一150〜1000
°Cの温度範囲において電気抵抗の平均のm−1度係数
が±100 ppm/”C以下の恒電気抵抗特性および
耐熱応力破壊性に優れ、しかも高温で長期間使用しても
インピーダンス変化率が±0.015%以下で非常に少
なく安定性に優れているなどの特徴を有しており、これ
らの合金およびセンサを利用したデバイス複合体や各種
計測機器の主要な部品、例えば発熱素子、熱線風速計、
抵抗温度計や熱定電流安定器等の基準抵抗体等に応用し
ても本発明合金およびセンサの有する優れた特性を十分
に発揮することが可能である。
°Cの温度範囲において電気抵抗の平均のm−1度係数
が±100 ppm/”C以下の恒電気抵抗特性および
耐熱応力破壊性に優れ、しかも高温で長期間使用しても
インピーダンス変化率が±0.015%以下で非常に少
なく安定性に優れているなどの特徴を有しており、これ
らの合金およびセンサを利用したデバイス複合体や各種
計測機器の主要な部品、例えば発熱素子、熱線風速計、
抵抗温度計や熱定電流安定器等の基準抵抗体等に応用し
ても本発明合金およびセンサの有する優れた特性を十分
に発揮することが可能である。
第1図はパラジウム−銀系合金の0〜400°C(I)
、−150〜1000°C(U)および−200〜12
00’C([の温度間における電気抵抗の平均の温度係
数とA、量との関係を示す特性図、 第2図、第8図、第4図および第5図はそれぞれ(Pd
−A g)+ Ir系、(Pd−Ag)+Pt系、(
Pd−A9 ) + au系および(Pd −Ag )
+ Au系合金の一150〜1000°Cにおける電
気抵抗の平均の温度係数とA、量との関係を示す特性図
、 、第6図はP(1−40%Ag合金に工r 、 pt
、 cu又はluを添加した場合の各元素添加量と一1
50〜1000℃における電気抵抗の平均の温度係数と
の関係を示す特性図、 第7図〜第10図は合金番号PAW−1、PAM−19
,。 PAW −25、PAW −88ならびに比較合金PA
−4の電気抵抗と測定温度との関係を示す特性図である
。 特許出願人 財団法人電気磁気材料研究所第1図 Aq(′/a) 第2図 Aグ(2) 第3図 A9(%」 第4図 第5図 第6図 S Ir、 Pe、 Ctt zl;t Aw 添刀0
量 (%)遇 く) 第7図 須り定ツUA’c) 第8図 須+1 e 711kJE (’C) 第9図 711II定湿鷹(0c)
、−150〜1000°C(U)および−200〜12
00’C([の温度間における電気抵抗の平均の温度係
数とA、量との関係を示す特性図、 第2図、第8図、第4図および第5図はそれぞれ(Pd
−A g)+ Ir系、(Pd−Ag)+Pt系、(
Pd−A9 ) + au系および(Pd −Ag )
+ Au系合金の一150〜1000°Cにおける電
気抵抗の平均の温度係数とA、量との関係を示す特性図
、 、第6図はP(1−40%Ag合金に工r 、 pt
、 cu又はluを添加した場合の各元素添加量と一1
50〜1000℃における電気抵抗の平均の温度係数と
の関係を示す特性図、 第7図〜第10図は合金番号PAW−1、PAM−19
,。 PAW −25、PAW −88ならびに比較合金PA
−4の電気抵抗と測定温度との関係を示す特性図である
。 特許出願人 財団法人電気磁気材料研究所第1図 Aq(′/a) 第2図 Aグ(2) 第3図 A9(%」 第4図 第5図 第6図 S Ir、 Pe、 Ctt zl;t Aw 添刀0
量 (%)遇 く) 第7図 須り定ツUA’c) 第8図 須+1 e 711kJE (’C) 第9図 711II定湿鷹(0c)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 L 1ift比にてイリジウム10%以下、白金10%
以下、銅10%以下および金20%以下の11mあるい
は2種以上の合計0.1〜20%と、m 86.0〜4
5.5%および残部パラジウムと少量の不純物とからな
り、−150〜1000°Cの温度範囲における電気抵
抗の平均温度係数が±100 Ppm/’C以下の恒電
気抵抗特性および耐熱応力破壊性を有することを特徴と
する恒電気抵抗合金。 z 瓜鼠比にてイリジウム10%以下、白金1011%
以下、銅lO%以下および金20%以下の1種あるいは
2a!以上の合計0.1〜20%と、銀86.0〜46
.5%および残部パラジウムと少量の不純物とからなる
合金を、鋳造、鍛造および熱間加工および冷間加工によ
り線材または板材等の所望の形状となし、非酸化性雰囲
気中または真空中において200〜1200°Cで2秒
以上100時間以下加熱することを特徴とする恒電気抵
抗合金の製造法。 & 重量比にてイリジウム10%以下、白金10%以下
、銅10%以下および金20%以下の1種あるいは2種
以上の合計0.1〜20%と、銀86.0〜45.5%
および残部パラジウムと少量の不純物とからなる恒1!
気抵抗合金の素材を、スパイラルまたはトロイダル等の
所望の形状となし、これをそのままの状態で常温用また
は耐熱用絶縁体に固定するか絶縁体中に埋め込むことに
より絶縁体に取付けて作製することを特徴とする渦電流
式センサ。 表 前記センサを、非酸化性雰囲気中または真空中にお
いて200〜500℃で数時間加熱して固形化した後さ
らに500〜1200°Cで2秒以上100時間以下加
熱することを特徴とする特許請求の範囲第8項記載のセ
ンサ。 五 重量比にてイリジウム10%以下、白金1゜襲以下
、銅lO%以下および金20%以下の1拙あるいは2a
1以上の合計0.1〜20%と、銀80.0〜45.5
%および残部パラジウムと少量の不純物とからなる恒電
気抵抗合金の素材表面に、常温用または耐熱用絶縁体を
塗布、電着等によりコーティング処理後、スパイラルま
たはトロイダル等の所望の形状となし、これをそのまま
の状態で常温用または耐熱用絶縁体に固定するか絶縁体
中に埋め込むことにより絶縁体に取付けて作製すること
を特徴とする渦電流式センサ。 & 前記センサを、非酸化性雰囲気中または真空中にお
いて200〜500°Cで数時間加熱して固形化した後
さらに500〜1200°Cで2秒以上100時間以下
加熱することを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の
センサ。 ?、Jut比にてイリジウム10%以下、白金10%以
下、銅10%以下および金20%以下の1afIあるい
は2種以上の合計0.1〜20%と、銀86.0〜46
.5%および残部パラジウムと少量の不純物とからなる
恒電気抵抗合金を、常温用または耐熱用絶縁体表面に電
着またはスパッタリング等の適当な方法により被着した
後、エツチング打抜きまたはトリミング加工を施して所
望の形状となし、これを絶縁体に固定するかあるいは絶
縁性ケース内に装填することにより絶縁体に取付けて作
製することを特徴とする渦電流式センサ。 & 前記センサを、非酸化性雰囲気中または真空中にお
いて200〜600℃で数時間加熱して固形化した後さ
らに600〜]100’Cで2秒以上100時間以下加
熱することを特徴とする特許請求の範囲第7項記載のセ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5815584A JPS60204846A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 恒電気抵抗合金およびその製造法ならびにその合金を使用したセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5815584A JPS60204846A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 恒電気抵抗合金およびその製造法ならびにその合金を使用したセンサ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26762187A Division JPS63132114A (ja) | 1987-10-24 | 1987-10-24 | 渦電流センサの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60204846A true JPS60204846A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0427285B2 JPH0427285B2 (ja) | 1992-05-11 |
Family
ID=13076099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5815584A Granted JPS60204846A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 恒電気抵抗合金およびその製造法ならびにその合金を使用したセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60204846A (ja) |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP5815584A patent/JPS60204846A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0427285B2 (ja) | 1992-05-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |