1.本发明涉及电阻器所用合金以及电阻器所用合金在电阻器中的用途。
背景技术：2.对于用于电流检测等目的的电阻器所用的电阻合金，存在铜锰合金、铜镍合金、镍铬合金、铁铬合金等。市售普通铜锰合金(铜锰镍合金)的比电阻为29μω
·
cm以上50μω
·
cm以下。对于镍铬铝铜合金，存在比电阻为120μω
·
cm以上的产品。
3.对于电阻合金发明，已知存在以下所述的现有文献1。专利文献1公开一种比电阻为80～115μω
·
cm的电阻合金。对于比电阻为100μω
·
cm以上的高比电阻电阻合金，已知存在镍铬合金及铁铬合金。然而，比电阻为150μω
·
cm左右的电阻合金仍无市售产品。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：公开号为2016-528376的日本专利申请
技术实现要素：7.本发明待解决的问题
8.镍铬合金及铁铬合金分别存在各自的问题。具体而言，镍铬合金虽然具有117～143μω
·
cm以上的高比电阻，但是难以作为低tcr电阻合金，而且加工性也较差。铁铬合金虽然为比电阻为140μω
·
cm以上的合金，但加工性较差，而且由于具有磁性，所以很少用于电阻器。
9.本发明的目的在于提供一种特性(尤其比电阻)与现有已知镍铬合金相近的铜锰镍合金。
10.本发明的目的还在于提供一种加工性优于镍铬合金的合金。
11.解决问题的技术手段
12.根据本发明的一个方面，提供一种含铜、锰、镍的电阻体所用合金，其中，锰为33～38质量百分比，镍为8～15质量百分比。
13.优选地，该电阻体所用合金的比电阻为117～143μω
·
cm。
14.优选地，该电阻体所用合金的维氏硬度为200hv以下。此外，其可含0.5质量百分比以下的锡，或0.5质量百分比以下的铁。
15.本发明还可以为上述电阻体所用合金在电阻器中的用途。
16.本说明书包含作为本技术优先权基础的申请号为2020-066078的日本专利申请的公开内容。
17.发明效果
18.根据本发明，可以提供一种特性(尤其比电阻)与镍铬合金相近的铜锰镍合金。如此，还可以提供一种加工性优于镍铬合金的合金。
附图说明
19.图1所示为根据本实施方式含铜、锰、镍且作为电阻体所用合金的三元合金。
20.图2为一种例示合金电气特性评估元件的立体图。
21.图3为将根据本发明第一实施方式含铜、锰、镍且作为电阻体所用合金的三元合金用作电阻体材料的一种例示分流电阻器的立体图。
22.图4a所示为将根据本发明第二实施方式含铜、锰、镍且作为电阻体所用合金的三元合金用作电阻体材料的分流电阻器的一种例示制造工艺。
23.图4b所示为将根据本发明第二实施方式含铜、锰、镍且作为电阻体所用合金的三元合金用作电阻体材料的分流电阻器的一种例示制造工艺，而且为图4a的续图。
24.图4c所示为将根据本发明第二实施方式含铜、锰、镍且作为电阻体所用合金的三元合金用作电阻体材料的分流电阻器的一种例示制造工艺，而且为图4b的续图。
25.图4d所示为将根据本发明第二实施方式含铜、锰、镍且作为电阻体所用合金的三元合金用作电阻体材料的分流电阻器的一种例示制造工艺，而且为图4c的续图。
26.图4e所示为将根据本发明第二实施方式含铜、锰、镍且作为电阻体所用合金的三元合金用作电阻体材料的分流电阻器的一种例示制造工艺，而且为图4d的续图。
27.图4f所示为将根据本发明第二实施方式含铜、锰、镍且作为电阻体所用合金的三元合金用作电阻体材料的分流电阻器的一种例示制造工艺，而且为图4e的续图。
具体实施方式
28.以下，参考附图，详细说明根据本发明实施方式的电阻器所用合金及电阻器所用合金在电阻器中的用途。
29.第一实施方式
30.以下，描述本发明第一实施方式。图1为本实施方式铜锰镍合金的相图。
31.其中，左上侧的轴所示为铜的质量百分比，右上侧的轴所示为镍的质量百分比。另外，底侧的轴所示为锰的质量百分比。
32.图1中，黑色阴影区域r表征本发明电阻合金，区域r中锰的质量百分比为33％至38％，区域r中镍的质量百分比为8％至15％，剩余为铜。
33.一部分镍可替换为0～0.5质量百分比的锡或0～0.5质量百分比的铁。
34.图2所示为根据本发明实施方式的电阻器所用合金的评估样品的形状。
35.如图2所示，电阻器所用合金的评估样品x包括：两端的电极(电流流过的部分)1，3，延伸于电极1，3之间的电阻体5，比电阻体5的两端更靠近中央的电压检测部分7，9。电极1，3之间的距离为50mm，电压检测部分7，9之间的距离为20mm。
36.以下，对评估样品的一种例示制造工艺进行描述。
37.1)称量原材料；
38.2)溶解1)的材料；
39.3)通过冷轧机形成具有预定厚度的卷材；
40.4)在真空气体置换炉内的n2气氛下，以500～700℃的温度进行1～2小时的热处理；
41.5)通过压力加工，将卷材制成图2所示形状的电阻体样品；
42.6)在真空气体置换炉内的n2气氛下，以200～400℃的温度进行1～4小时的热处理(低温热处理)。
43.上述区域r中各合金成分的质量百分比彼此调节为使得电阻合金具有如下特性：
44.(最佳条件)
45.1)比电阻为117～143μω
·
cm；
46.2)电阻温度系数(tcr)为
±
30ppm/k；
47.3)对铜温差电动势为
±
2.5μv/k以内；
48.4)维氏硬度(200hv以下)低于镍铬合金和铁铬合金，易于加工。当维氏硬度高于200hv时，将会例如在轧制时产生裂纹。为了防止这一事态，还需要采取热处理等措施。维氏硬度更优选为170hv以下。此外，从压制性能、机械强度等角度出发，维氏硬度优选为100hv以上。另外，还可以提高方块电阻。
49.表1
[0050][0051]
表1所示为编号1至23的样品的合金材料的组成(质量百分比)、比电阻、tcr、对铜温差电动势、维氏硬度以及特性是否满足要求的判定結果(
○
表示满足)。此外，各组成中，剩余含量(余量)全部为cu。另外，这些组成中难免含有杂质。
[0052]
根据表1，样品1至7的比电阻为115μω
·
cm以下，因此至少不满足上述最佳条件1)。样品8不满足上述最佳条件2)。
[0053]
样品9满足上述最佳条件1)至4)当中的所有条件，因此可知为能够用作电阻体所用合金的组成。
[0054]
样品10和11不满足上述最佳条件当中的3)。
[0055]
样品12至14满足上述最佳条件1)至4)当中的所有条件，因此可知为能够用作电阻体所用合金的组成。
[0056]
样品15不满足上述最佳条件当中的2)。
[0057]
样品16至19满足上述最佳条件1)至4)当中的所有条件，因此可知为能够用作电阻体所用合金的组成。
[0058]
样品20不满足上述最佳条件当中的2)。
[0059]
样品21满足上述最佳条件1)至4)当中的所有条件，因此可知为能够用作电阻体所用合金的组成。
[0060]
样品22和23不满足上述最佳条件当中的1)或2)。
[0061]
由上可知，在本实施方式中，优选地，锰的含量为33至38(质量百分比)，ni的含量为8至15(质量百分比)，剩余含量全部为铜。
[0062]
更具体而言，能够获得合适条件的组成可以为：锰为33～38(质量百分比)，镍为8～13(质量百分比)；锰为35～37(质量百分比)，镍为8～12(质量百分比)；锰为34～37(质量百分比)，镍为9～11(质量百分比)；锰为35～38(质量百分比)，镍为9～15(质量百分比)。
[0063]
此外，可以加入0～0.5(质量百分比)的fe，或者0～0.5(质量百分比)的sn。
[0064]
表2
[0065][0066]
表2所示为作为比较例的现有ni-cr类、fe-cr类材料的特征。
[0067]
在比较例1中，cr为20(质量百分比)，其余全部为ni。该比较例1不满足上述最佳条件1)至4)。
[0068]
在比较例2中，cr为20(质量百分比)，al为2.5(质量百分比)，cu为2.5(质量百分比)，其余全部为ni。在该情形中，虽然满足上述最佳条件1)至3)，而且也满足最佳条件4)，但是可以知道的是，本发明合金的加工性比其优越。
[0069]
在比较例3中，cr为25(质量百分比)，al为5(质量百分比)，其余全部为fe。在该情形中，虽然满足上述最佳条件1)至3)，但不满足最佳条件4)。
[0070]
以此可知，本实施方式的合金满足最佳条件1)至4)当中的所有条件，在电气特性方面比比较例的合金毫不逊色，而且尤其具有良好的加工性。
[0071]
专利文献1所述合金的组成和含量范围如下：
[0072]
1)组成
[0073]
锰为23～28(质量百分比)，ni为9～13(质量百分比)，sn最多为3，其余全部为铜。
[0074]
此外，该合金的特性如下：
[0075]
比电阻：50μω
·
cm～200μω
·
cm；
[0076]
tcr：在20℃至110℃的范围内，δr具有第二个交零点；
[0077]
对铜温差电动势：
±
1.0μv/k。
[0078]
由此可知，本实施方式合金可尤其提高比电阻。
[0079]
此外，在本实施方式中，通过添加锡，可使得tcr值向负侧一侧偏移。通过添加铁，可使得tcr值及对铜温差电动势同时向负侧一侧偏移。其中，可含有0.5质量百分比以下范围的锡，或者0.5质量百分比以下范围内的铁。此外，可含有0.3质量百分比以上范围的锡或铁。另外，一部分镍可替换为锡或铁。
[0080]
如上所述，通过使用本实施方式的电阻体所用合金，可实现130μω
·
cm左右的高比电阻(具体为117～143μω
·
cm的比电阻)，而且可以提供与镍铬合金及铁铬合金相比在加工性方面得到改善的电阻合金。
[0081]
在以比电阻较低的电阻材料设计分流电阻器的情形中，当欲制成高电阻的分流电阻器时，需要采取通过减小电阻体厚度、增大电阻体长度等措施，从而对设计构成限制。然而，即使在此类情形中，根据本实施方式，通过使用高比电阻的电阻体，能够确保分流电阻器设计方面的自由度。
[0082]
另外，通过使用高比电阻的电阻合金，能够相对减小作为电极的cu对整个电阻器的tcr的贡献程度，从而可以实现令电阻合金的特性得以发挥其作用的分流电阻器。
[0083]
第二实施方式
[0084]
以下，描述本发明第二实施方式。图3为采用本发明第一实施方式的电阻器所用合金的分流电阻器的一种例示结构的立体图。
[0085]
图3所示分流电阻器a通过压制等工艺制成单片状的电阻体11，该电阻体的两端焊接有与其对接的cu电极15a，15b。
[0086]
电阻体11与电极15a，15b可通过eb(电子束)焊接、lb(激光束)焊接等方式连接。图3所示分流电阻器a为尺寸较大的分流电阻，可逐一单独制造。电阻体材料可采用第一实施方式中描述的锰为33～38(质量百分比)、ni为8～15(质量百分比)且其余全部为铜的材料。另外，第一实施方式中描述的合金可根据目的进行使用。
[0087]
本实施方式的分流电阻器通过使用高比电阻的电阻体，可以确保分流电阻器设计方面的自由度。
[0088]
此外，通过使用高比电阻的电阻体，可以相对减小作为电极的cu对整个电阻器的tcr的贡献程度，从而可以实现令电阻合金的特性得以发挥其作用的分流电阻器。
[0089]
第三实施方式
[0090]
以下，描述本发明第三实施方式，其为制成连接电阻体和电极的细长形连接材料且通过冲压切割进行制造的一例。通过这种方式，可以实现尺寸相对较小的分流电阻器的大量生产。
[0091]
以下，描述此类制造工艺的一种示例。图4a至图4f所示为根据本实施方式的一种例示分流电阻器制造工艺。
[0092]
如图4a所示，例如准备细长平板等形状的电阻材料21，以及与电阻材料21具有相同细长平板形状的第一电极材料25a和第二电极材料25b。
[0093]
如图4b所示，将第一电极材料25a和第二电极材料25b设置于电阻材料21的两侧。
[0094]
如图4c所示，例如以电子束、激光束等进行焊接(在l11、l12处连接)形成一块平板。其中，电子束的照射部位如图4c(a)或图4c(b)所示。图4c(a)所示为在电极材料25a，25b和电阻体21所形成的平坦表面一侧以电子束等进行照射的实施例。图4c(b)为在电极材料
25a，25b和电阻体21所形成的凹陷内侧以电子束等进行照射的实施例。其中，通过使电极材料25a，25b突出于电阻体21之外的表面不受到电子束等的照射，减少其所受的影响。
[0095]
通过电阻材料21与电极材料25a，25b的厚度差，可以调节电阻值，并可以形成后文所述的台阶(δh2)。通过连接位置，可以进行与电阻值、形状相关的各种调节。
[0096]
随后，如图4d(a)所示，对图4b状态的平板进行冲压等操作，以去除附图标记17所示的含电阻体21区域的部分，从而形成梳齿状的结构。之后，通过压制等方式对第一电极材料25a和第二电极材料25b的一部分进行弯曲工艺，以形成具有图4d(b)截面图所示截面形状的结构。其中，附图标记21a，21b表示焊接部分，即通过电子束照射等方式实现连接的部分。
[0097]
在此之后，如图4e所示，沿l31将电极未切断的另一端(35b)与剩余区域(根基部分)25b'切割开来。如此，可形成第一实施方式电流检测装置中使用的对接结构的电阻器。通过使用本实施方式的制造方法，可实现能够大量生产由电极35a，35b和电阻体31组成的电阻器的优点。
[0098]
此外，如图4f所示，电阻器上形成焊接痕迹43a，43b。电子束等导致的焊接痕迹表面一般处于较为粗糙的状态。为了实现准确的电流检测，优选将键合引线固定于尽可能靠近电阻体的位置。然而，焊接痕迹的存在对此造成障碍。根据本实施例，通过图4c描述内容中详述的方法，可避免在作为键合表面的区域35a-2，35b-2内形成焊接痕迹，从而实现能够将引线固定于靠近电阻体位置的优点。
[0099]
本实施方式的分流电阻器通过使用高比电阻的电阻体，可以确保分流电阻器设计方面的自由度。
[0100]
此外，通过使用高比电阻的电阻体，可以相对减小作为电极的cu对整个电阻器的tcr的贡献程度，从而可以实现令电阻合金的特性得以发挥其作用的分流电阻器。
[0101]
另外，本实施方式的分流电阻材料在电阻材料制造时的轧制、电阻器制造时的压制等方面，具有良好的加工性。
[0102]
上述实施方式并不局限于附图所示的各种结构，在能够实现本发明效果的范围内还可进行适当改变。此外，只要不脱离本发明目的的范围，还可在适当变更后实施。
[0103]
另外，本发明的各组成要素可以进行任意的取舍和选择，所有具备通过此等取舍和选择而获得的结构的发明同样涵盖于本发明中。
[0104]
工业实用性
[0105]
本发明可作为电阻器所用合金使用。
[0106]
附图标记说明
[0107]
x电阻器所用合金的评估样品
[0108]
1，3两端电极(电流流过的部分)
[0109]
5电阻体
[0110]
7，9电压检测部分
[0111]
a分流电阻器
[0112]
11单片状的电阻体
[0113]
15a，15b电极
[0114]
21细长平板等形状的电阻材料
[0115]
25a细长平板状的第一电极材料
[0116]
25b细长平板状的第二电极材料
[0117]
35b电极未切断的另一端
[0118]
43a，43b焊接痕迹
[0119]
本说明书中引用的所有出版物、专利及专利申请均因该引用而完整并入本说明书中。
技术特征：1.一种电阻体用合金，包括铜、锰、镍，其特征在于，锰为33～38质量百分比，镍为8～15质量百分比。2.如权利要求1所述的电阻体用合金，其特征在于，比电阻为117～143μω
·
cm。3.如权利要求1或2所述的电阻体用合金，其特征在于，维氏硬度为200hv以下。4.如权利要求1至3中任一项所述的电阻体用合金，其特征在于，包括0.5质量百分比以下的锡，或0.5质量百分比以下的铁。5.一种如权利要求1至4中任一项所述的电阻体用合金在电阻器中的用途。
技术总结提供一种特性(尤其比电阻)与镍铬合金相近的铜锰镍合金。此外，另一目的在于，提供一种加工性优于镍铬合金的合金。一种含有铜、锰、镍的电阻体所用合金，其中，锰为33～38质量百分比，镍为8～15质量百分比。镍为8～15质量百分比。镍为8～15质量百分比。
技术研发人员：金内直辉 粂田贤孝 吉冈忠彦
受保护的技术使用者：KOA株式会社
技术研发日：2021.03.22
技术公布日：2022/11/1
