电阻合金、由其制造的元件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电阻、特别是用于低欧姆的电流检测电阻的电阻合金。此外， 本发明包括一种由所述电阻合金制造的元件和一种相应的制造方法。
【背景技术】
[0002] 铜锰镍合金很久以来已经用作用于精密电阻、特别是用于低欧姆的电流检测电 阻（"shunts，分流器"）的材料。这种铜锰镍合金的一个实例是由申请人在商标名称 Manganin?下销售的电阻合金（例如CuS4Ni4Mn12)，所述电阻合金具有82-84%质量分数 的铜、2-4%的质量分数的镍和12-15%的质量分数的锰。公知的铜锰镍合金满足了所有对 用于精密电阻的电阻合金的要求、例如电阻率的低的温度系数、比铜小的温差电动势和电 阻的高的时间常数。此外，公知的铜锰镍合金具有好的技术特性、特别是好的可加工性，所 述可加工性实现了将所述铜锰镍合金加工成丝、带、箱和电阻构件。然而公知的铜锰镍合金 的缺点是，被限制到相对小的最高0. 5(Ω·mm2)/m的电阻率。
[0003] 对于较高的电阻率公知的是例如镍铬合金，然而所述镍铬合金同样具有各种缺 点。一方面，镍铬合金大多比铜锰镍合金贵得多。另一方面，镍铬合金在制造技术上的各个 方面难于控制。例如镍铬合金的热变形性是相对差的并且为了调整确定的物理电学的材料 特性而需要花费高的热处理过程。此外，在镍铬合金中的熔化过程中的加工温度比在铜锰 镍合金中的高500k，这导致更高的能量成本和加工装置的材料损耗。此外，镍铬合金的在其 他方面期望的好的耐酸性在蚀刻技术上制造电阻结构时产生很大问题，并且使得通过酸洗 对取决于热处理的氧化物的去除成为花费高的并且不危险的制造步骤。
[0004] 此外，公知了铜锰镍铝锡合金29-5-1，所述铜锰镍铝锡合金具有1(Ω?mm2)/m的 电阻率并且在此满足了对电阻率的低的温度系数的要求。然而所述电阻合金具有比铜高的 在20°C下小于+3μV/K的温差电动势，由所述温差电动势导致了高的故障电流，所述故障 电流使所述合金不适用于精确测量技术的应用。
[0005] 此外指出，DE1 092 218B、US3 985 589、JP62202038Α和ΕΡ1 264 906Α1 作 为现有技术。
[0006] 最后，DE1 033 423B公开了一种所述类型的电阻合金。然而所述公知的电阻合 金缺点在于数值上相对于铜大的-2μV/K的温差电动势。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目的在于，提出一种基于铜锰镍的相应改善的电阻合金，所述电阻 合金具有尽可能高的电阻率、比铜低的温差电动势、低的电阻温度系数和高的电阻率时间 常数，并且所述特性与公知的铜锰镍合金的开头所述的好的工艺特性（例如可加工性）组 合。
[0008] 该目的通过根据本发明的根据独立权利要求的电阻合金来实现。
[0009] 根据本发明的电阻合金首先与开头所述的公知的铜锰镍合金一致地具有铜成分、 锰成分和镍成分。本发明的特征在于，锰成分的质量分数为23%至28%，而镍成分的质量 分数为9%至13%。在实验中表明，所述基于铜锰镍的电阻合金满足前述的要求。
[0010] 在此，不同合金成分的质量分数这样彼此协调，即根据本发明的电阻合金具有比 铜低的温差电动势，所述温差电动势在20°C下小于±1μν/Κ、±0. 5μν/Κ或者甚至小于 ±0. 3μν/Κ。
[0011] 锰成分的质量分数可以例如处于24% -27 %、25 % -26 %、23 % -25 %、23 % -26 %、 23% -27%、24% -28%、25% _28%、26% -28%或 27% -28% 的范围内。特别有利地，锰成 分的质量分数是24. 5% -25. 5%。
[0012] 与此相对地，镍成分的质量分数可以例如处于9%-12%、9%-11%、9%-10%、 10% -13%、11% -13%、12% _13%、10% -12%或11% -12%的范围内。
[0013] 此外表明，具有最高3%的质量分数的附加的锡成分有助于改善电阻合金的电阻 率的温度常数。因此，根据本发明的电阻合金优选地也具有带最高3%的质量分数的锡成 分。
[0014] 此外在实验中表明，具有最高1%的质量分数的附加的娃成分同样有助于改善电 阻合金的电阻率的温度常数。因此，根据本发明的电阻合金可以除了锡成分以外或者替代 锡成分具有带最高1%的质量分数的硅成分。
[0015] 此外在实验中表明，具有最高0.3%的质量分数的附加的镁成分有助于避免由硬 化效应引起的脆化。因此，根据本发明的电阻合金可以除了锡成分和/或硅成分以外或者 替代所述成分也具有带最高〇. 3%的质量分数的附加的镁成分。
[0016] 根据本发明的电阻合金的一个优选的实施例是具有65%质量分数的铜、10%的质 量分数的镍和25%的质量分数的猛的(：11 65附1(^1125。
[0017] 根据本发明的电阻合金的一个另外的优选的实施例是具有64%质量分数的铜、 10%质量分数的镍、25%质量分数的猛和1%质量分数的锡的Cuj^NinjMnjaSni。然而锡的质 量分数也可以更小，这通过相应增高的铜的质量分数来平衡。
[0018] 根据本发明的电阻合金的一个另外的优选的实施例是具有62%质量分数的铜、 11%的质量分数的镍、27%的质量分数的猛的Cu62NiiiMn；^。
[0019] 根据本发明的电阻合金的一个另外的优选的实施例是具有61%质量分数的铜的 铜、27%的质量分数的猛、11%的质量分数的镍和1%的锡的质量分数的(：11 61附11111273111。在 此，锡的质量分数也可以是较小的，这则通过相应增高的铜的质量分数来平衡。
[0020] 在根据本发明的电阻合金中，电阻率优选地处于0. 5(Ω·mm2)/m至2(Ω·mm2)/m 的范围内。
[0021] 此外优选地，根据本发明的电阻合金的电阻率具有高的时间常数，所述时间常数 特别是在3000小时的时间间隔内并且在至少+140°C温度内具有小于±0. 5%或±0. 25% 的相对改变，其中，至少+140°C的较高的温度加速了时效过程。
[0022] 此外提出，根据本发明的电阻合金优选地具有比铜低的温差电动势，所述温差电 动势在20°C下优选地小于±1μν/Κ、±0.5μν/Κ或者甚至小于±0.3μν/Κ。
[0023] 此外，电阻率相对温度恒定地特别是在+20°C至+60°C的温度范围内具有小于 ±50·106K\±35·106K\±30·106K1 或±20·106K1 的低的温度系数。
[0024] 此外，对于根据本发明的电阻合金的电特性提出，电阻合金具有电阻温度曲线，所 述电阻温度曲线描述相对电阻改变与温度的关系，其中，电阻温度曲线具有第二过零，所述 第二过零优选地在大于+20°C、+30°C或+40°C的温度下和/或在小于+110°C、+100°C或 +90 °C的温度下实现。
[0025] 对于根据本发明的电阻合金的机械特性提出至少500Mpa、550Mpa或580Mpa的机 械抗拉强度。
[0026] 此外，根据本发明的电阻合金优选地具有至少150Mpa、200Mpa或260Mpa的屈服强 度，而断裂伸长率优选地大于30 %、35 %、40 %或者甚至45 %。
[0027] 对于根据本发明的电阻合金的工艺特性提出，电阻合金优选地能够软焊和/或能 够硬焊。
[0028] 此外，根据本发明的电阻合金优选地能够非常容易地变形，这在拉丝时以至少 φ=-4.6的对数变形度来表明。
[0029]根据本发明的电阻合金能够以不同的供货形式、例如作为丝（例如圆丝或扁丝）、 作为带、作为薄片、作为棒、作为管或者作为箱来制造。然而本发明不局限于前述的供货形 式。
[0030] 此外，本发明也包括一种具有由根据本发明的电阻合金构成的电阻元件的电子或 电气元件。所述电子或电气元件例如可以是电阻、特别是如同自身例如由ΕΡ0 605 800Α1 所公知的低欧姆的电流检测电阻。
[0031] 最后，本发明也包括一种相应的制造方法，例如所述制造方法已经由前述的根据 本发明的电阻合金的说明得出。
[0032] 在根据本发明的制造方法的范围内，电阻合金经受人工的热的时效过程，其中，所 述电阻合金从初始温度加热到时效温度。所述过程可以在所述时效过程的范围内多次地重 复，其中，电阻合金多次周期性地加热到时效温度并且又被冷却到初始温度。时效温度可以 处于+80 °C至+300 °C的范围内，而初始温度优选地小于+30 °C或20 °C。
【附图说明】
[0033] 本发明的其他有利的进一步方案在从属权利要求中示出或者下面结合本发明的 优选的实施例的说明根据附图详细地说明。附图中：
[0034] 图1示出用于铜锰镍合金的相位图