DE672961C - Verfahren zur Herstellung von Widerstaenden mit negativem Temperaturkoeffizienten aus gesintertem Metalloxyd - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Widerständen mit negativem Temperaturkoeffizienten aus gesintertem Metalloxyd Die Erfindung bezieht sich auf Widerstände mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten, die beispielsweise als Ausgleichs-, Anlaß- oder Schutzwiderstände verwendet werden. I#-s ist bekannt, derartige Widerstände aus Oxyden, z. B. Urandioxyd, herzustellen. Gewöhnlich sind die Widerstandskörper im Vakuum oder in reduzierender Atmosphäre untergebracht zum Schutz. gegen atmosphärische Einwirkungen. Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, Widerstände in Form einer Scheibe oder Tablette zu pressen und an den beiden Flachseiten mit metallischen Elektroden zu versehen, die mit dein Widerstandskörper zu einem einheitlichen Ganzen fest vereinigt sind. Derartige Widerstandseinheiten können ohne Glasumhüllung benutzt und der sie beeinflussenden Umgebung frei ausgesetzt werden. Die bisher bekanntgewordenen Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten der letzterwähnten Art waren jedoch verhältnismäßig empfindlich gegen mechanische und atmosphärische Einwirkungen. Ferner war auch der Temperaturbereich nicht für alle praktischen Anwendungsfälle ausreichend und die Abhängigkeit des Widerstandes von den Änderungen der Temperatur in dem technisch wichtigen Bereich von L0 bis 500° C unbefriedigend.
• Das Ziel .der Erfindung besteht darin, .gesinterte Oxydwiderstände mit negativem Temperaturkoeffizienten zu schaffen, die ohne Glasumhüllung verwendet werden können, dabei eine hohe Unempfindlichkeit gegen mechanische und atmosphärische Einwirkungen haben, für einen großen Temperaturbereich verwendet werden können und dabei .eine starke Abhängigkeit des Widerstandes von der Temperatur aufweisen.
• Bisher erfolgte die Herstellung der aus Oxyd bestehenden Widerstandskörper durch Pressen von Oxydpulver. Bessere Ergebnisse erhielt man, wenn man den gepreßten Oxydkörper sinterte. Das Sintern konnte jedoch bisher bei einer verhältnismäßig weit unter dem Schmelzpunkt des Oxydes liegenden Temperatur erfolgen, weil sich sonst das Oxyd zersetzte. . So kann man beim Sintern von Kupferoxyd unter normalen Verhältnissen nur eine Temperatur von io5o° erreichen. Bei höherer Temperatur zersetzt sich das Oxyd, obwohl der Schmelzpunkt des Kupferoxydes nicht erreicht ist. Bei .diesem Herstellungsverfahren wird demnach entweder das Oxyd unvollkommen gesintert. oder es kann auch beim Aufschweißen oder Auflöten der Metallelektroden vorkommen, daß sich das Kupferoxyd infolge der zu starken Erhitzung zum Teil zersetzt.
• Nach der Erfindung wird das Sintern des Oxydkörpers oder das Aufschweißen der Metallelektroden auf diese Körper bei Anwesenheit von zusätzlichem Sauerstoff vorgenommen. Für dieses Herstellungsverfahren ist in erster Linie Kupferoxyd geeignet. Doch können auch andere Oxyde mit guten elektrischen Eigenschaften verwendet werden, z. B. Manganoxyd, Nickeloxyd, Chromoxyd, Eisenoxyd. Die Herstellung erfolgt in der Weise, daß aus pulverförmigem Ausgangsmaterial zunächst ein tablettenförmiger Körper gepreßt wird. Dieser Körper wird erfindungsgemäß in einer Sauerstoffatmosphäre gesintert, und zwar bei einem Druck, :der höher ist, als es dem Zersetzungsdruck des Oxydes in Luft entspricht. Es wird vorteilhaft bei einer Temperatur gesintert, die in der Nähe des Schmelzpunkts liegt. Für das Sintern von Kupferoxyd hat sich die Anwendung eines Sauerstoffüberdrucks von io bis 2o Atm. als vorteilhaft erwiesen; bei 2o Atm. ist eine Sintertemperatur von etwa iiao° C zweckmäßig. Bei Anwendung eines derartig hohen Druckes macht es keine Schwierigkeiten, höhere Sintertemperaturen anzuwenden. Ein thermischer Zerfall des Oxydes ist hierbei nicht zu befürchten.
• Mit dem so erhaltenen tablettenförmigen Oxydkörper werden die auf den Flachseiten aufgelegten Metallelektroden fest verschweißt. Das Schweißen wird unter Anpressungsdruck vorgenommen. Für gewöhnlich empfiehlt es sich, ein Bindemittel zwischen Metallelektrode und Widerstandskörper anzuwenden. Die gewöhnlichen Bindemittel, z. B. Flußrnittel, oder auch die bekannten Verfahren zum Herstellen metallischer Belegungen durch Reduzieren des Oxydkörpers an der Oberfläche zeigen oft unbefriedigende Ergebnisse. Das beruht darauf, daß der Wärmeübergang und der elektrische Kontakt zwischen dem Oxydkörper und der Elektrode mangelhaft wird oder vor allem, daß der Oxydkörper beim Schweißen seine Beschaffenheit mehr oder weniger ändert. Auch diese Schwierigkeiten «,-erden restlos beseitigt, wenn man dafür sorgt, daß beim Aufbringen der Elektrode überschüssiger Sauerstoff vorhanden ist, der ein .Zerfallen des Oxydes ausschließt. Man verwendet erfindungsgemäß zum Erreichen dieses Zieles als Bindemittel ein thermisch zerfallendes Oxyd. Hierfür hat sich insbesondere Silberoxyd als vorteilhaft erwiesen. Auf den Widerstandskörper wird zunächst eine Schicht reduzierbaren Silberoxyds aufgebracht und darauf die Elektrode gelegt. Die Elektroden bestehen zweckmäßig aus Silber oder aus einem Metall mit Silberüberzug. Hierbei zerfällt das Silberoxyd unter Sauerstoffabgabe, so daß sich das Oxyd des Widerstandskörpers nicht reduzieren kann. Man erhält auf diese Weise Widerstandseinheiten, deren Silberelektroden unmittelbar auf .dem Oxydkörper haften.
• Die gemäß der Erfindung hergestellten Widerstände haben eine hohe mechanische Festigkeit bei kleinen Abmessungen. Sie lassen sich, wie es bei Trockengleichrichtern bekannt ist, zu größeren Einheiten und Schaltungen, z. B. zu Serien- oder Parallelschaltungen, vereinigen. Sie haben gegenüber den bekannten thermonegativen Widerständen den weiteren Vorzug, daß sie ohne Anwendung von Glasgefäßen u.dgl. gegen äußere Einflüsse hinreichend geschützt sind. Falls schwierigere Bedingungen vorliegen, genügt es, die Widerstandskörper als Ganzes mit einem Schutzlack zu überziehen.
• Infolge des Wegfalls einer Glasumhülluag und der in diesem Fall notwendigen Durchführungen, ferner infolge der flachen Form und der grofien Berührungsfläche zwischen Widerstandskärper und Metallbelag steht der Widerstandskörper mit seiner Umgebung in unmittelbarem Wärmeaustausch. Die Widerstände sind daher für wesentlich höhere Leistungen anwendbar als die bisher bekannten Widerstände mit Glasumhüllung. Ferner reagieren auch die Widerstände empfindlicher und weniger träge auf den Einfluß äußerer Erwärmungen, wenn sie beispielsweise für Temperaturmessung oder Temperaturregelung verwendet werden. Der bessere Wärmekontakt mit .der Umgebung ergibt ferner, daß .der Dauerbetriebszustand des Widerstandes besser bestimmt und schneller erreicht ist als bei den bekannten thermonegativen Widerständen.
• Diese Vorzüge gewährleisten der Erfindung ein umfangreiches Anwendungsgebiet. Die Widerstände sind z. B. als Ausgleichswiderstand geeignet, ferner als Anlaßwiderstand, als empfindliches Organ für die Regelung, Kompensation und Messung von Temperaturen, als Verzögerungsorgan für Relais, für das Abdämpfen von Stromstößen usw. Die hohe Leistung der Widerstandselemente läßt sich durch Anbringen von Kühlblechen oder anderen Kühleinrichtungen noch erhöhen. Der einfache Aufbau und die Möglichkeit des Aneinanderreihens gestatten es, .die Widerstandselemente unmittelbar mit den zugehörigen Apparaten zusammenzubauen oder sie unmittelbar in die Gehäuse der Apparate einzubauen, und zwar dort, wo es auf geringen Raumbedarf und auf Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen ankommt. Daher sind die Widerstandselemente auch in Hausgeräten, wie Kochgefäßen, Bügeleisen, zur Temper aturregelung verwendbar.

Claims (3)

1. PATrNTANSPRÜCIir: i. Verfahren zur Herstellung von Widerständen mit negativem Temperaturkoeffizienten aus gesintertem Metalloxyd, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern des Oxydes unter Sauerstoffüberdruck und unter entsprechend erhöhter Temperatur, die über der Zersetzungstemperatur bei normalem Sauerstoffdruck liegt, z. B. bei 2o Atm. Sauerstoffdruck und II2o' C für Kupferoxyd, vorgenommen wird.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von Oxydwiderständen nach Anspruch i mit aufgeschweißten Metallelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschweißen der flach auf den plattenförmigen Oxydkörper aufgelegten Elektroden bei Anwendung eines sauerstoffabgebenden Bindemittels unter mechanischem Anpressungsdruck erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2 zur Herstellung von Oxydwiderständen mit Elektroden aus Silber oder einem mit Silber überzogenen Metall, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel beim Aufschweißen der Elektroden thermisch zerfallendes Silberoxyd benutzt wird. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit aufgeschweißten Elektroden versehene gesinterte Oxy dkörper des Widerstandes mit einem Lacküberzug versehen und unter Vermeidung einer Glasumhüllung unmittelbar der den Widerstand thermisch beeinflussenden Umgebung ausgesetzt wird.