DE872089C

DE872089C - Electrical resistance for high operating temperatures

Info

Publication number: DE872089C
Application number: DES2990D
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Sachse
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1941-05-24
Filing date: 1941-05-24
Publication date: 1953-03-30

Description

Elektrischer Widerstand für hohe Betriebstemperaturen Bekanntlich sind die üblichen elektrischen Widerstände nicht für hohe Betriebstemperaturen, beispielsweise 300° C, geeignet, 1\Zassewiderstände verlieren bei diesen Temperaturen ihre mechanische Festigkeit und sind völlig unkontrollierbaren Wertänderungen unterworfen. Schichtwiderstände sind ebenfalls unbrauchbar, da die Schichten sich von ihrer Unterlage ablösen. Bei Drahtwiderständen, bei-denen die Höhe der zulässigen Betriebstemperatur durch die Art der Drahtisolation bestimmt wird, treten selbst in jenen Fällen, in denen als Isolation Oxydschichten des Drahtmaterials od. dgl. Verwendung finden. Schwierigkeiten auf, weil diese Isolierschichten bei hohen Temperaturen ihre Isoliereigenschaften verlieren und Halbleitereigenschaften zeigen.Electrical resistance for high operating temperatures is known are the usual electrical resistances not for high operating temperatures, for example 300 ° C, suitable, 1 \ Zassewiresistors lose at these temperatures their mechanical strength and are subject to completely uncontrollable changes in value. Film resistors are also useless, since the layers stand out from their base peel off. In the case of wirewound resistors for which the level of the permissible operating temperature Determined by the type of wire insulation, even those cases occur in which as insulation or oxide layers of the wire material. Like. Use. Difficulties arise because these insulating layers change their insulating properties at high temperatures lose and show semiconductor properties.

Es ist bereits an anderer Stelle der Vorschlag gemacht worden, Widerstände für den Betrieb bei hohen Temperaturen so herzustellen, daß man kohlehaltige Keramiken benutzt - und diese einer künstlichen Alterung unterwirft. Diese Widerstände, die für viele Verwendungszwecke ausreichend sind, haben jedoch noch den Nachteil, für lange Betriebszeiten keinen vollkommen konstanten Widerstandswert zu besitzen.- Vielmehr nimmt dieser, wenn auch sehr langsam, etwas zu.The suggestion has already been made elsewhere, resistance for operation at high temperatures so that one can produce carbonaceous ceramics used - and subject them to artificial aging. These resistors that are sufficient for many uses, but still have the disadvantage for not having a completely constant resistance value for long periods of operation. Rather, it increases somewhat, albeit very slowly.

Die vorliegende Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, auch den diesen an sich bereits brauchbaren Widerständen noch anhaftenden Nachteil zu beseitigen, wobei die Überlegung maßgebend war, daß der Nachteil auf die Oxydierbarkeit der leitenden Bestandteile zurückzuführen ist. Stoffe, die diesen Nachteil nicht zeigen, sind nun bestimmte Metalle.The present invention has set itself the goal of this too already usable in itself Resistances still clinging disadvantage to eliminate, whereby the consideration was decisive that the disadvantage on the oxidizability of the conductive components. Substances that do not have this disadvantage show are now certain metals.

Erfindungsgemäß werden daher elektrische Widerstände für hohe Betriebstemperaturen aus einer mit in Luft nicht oxydierbarem Metall durchsetzten Keramik hergestellt. Es zeigte sich, daß insbesondere solche Metalle zweckmäßig sind, die bei den auftretenden Betriebstemperaturen nicht schmelzen und deren Oxyd einen Sauerstoffdissoziationsdruck von mindestens 1/5 Atm. bei Temperaturen über 300' C besitzen. Solche Metalle sind z. B. Silber, Gold, Palladium, Platin. Da der Widerstand nach der Erfindung als leitenden Bestandteil Metallteilchen enthält, die chemisch und physikalisch auch bei höheren Temperaturen unveränderbar sind, und da weiterhin auch das Bindemittel, nämlich keramische Stoffe, den gleichen Bedingungen genügt, sind diese Widerstände für hohe Temperaturen geeignet.According to the invention, electrical resistors are therefore used for high operating temperatures made of a ceramic interspersed with non-oxidizable metal. It was found that those metals are particularly useful, those in the occurring Operating temperatures do not melt and their oxide has an oxygen dissociation pressure of at least 1/5 atm. at temperatures above 300 ° C. Such metals are z. B. silver, gold, palladium, platinum. Since the resistor according to the invention as Conductive component contains metal particles that are chemically and physically too are unchangeable at higher temperatures, and since the binder, namely ceramic materials, which meet the same conditions, are these resistances suitable for high temperatures.

Die Herstellung dieser Widerstände kann nach verschiedenen, zum Teil an sich :bekannten Verfahren erfolgen. Es zeigte sich, daß ein bestimmtes Verfahren besonders vorteilhaft ist, weil es in sehr einfacher und leichter Weise durchführbar ist und außerdem eine verhältnismäßig gute Reproduzierbarkeit erbringt. Da Metalle, die zum Aufbau des Widerstandes benutzt werden, sehr gute Leiter sind, sind, da die Widerstandswerte, die benötigt werden, zum Teil sehr hoch liegen, nur ganz geringe Mengen dieser Metalle erforderlich. Ein Schwanken in der in der Keramik enthaltenen Metallmenge bedeutet daher eine erhebliche Streuung im erzielten Widerstandswert. Um nun eine gute Reproduzierbarkeit und geringsten Aufwand bezüglich der an sich teuren Metalle zu gewährleisten, empfiehlt es sich, das nachstehende Verfahren anzuwenden. Man wählt als Träger für di; Metallteilchen eine poröse Keramik, die in vollkommen fertigem Zustand vorliegt. Die poröse Keramik wird dann mit Lösungen von Metallsalzen getränkt und anschließend erwärmt. Diese Erwärmung kann dazu- dienen, lediglich die Lösungsmittel zu verflüchtigen, sie kann aber auch gleichzeitig unter Umständen bei Steigerung der Temperatur dazu Verwendung finden, die Metallverbindungen zu spalten und das Metall innerhalb der Keramik abzulagern: Ist die gewählte Metallverbindung durch einfache Erwärmung nicht spaltbar, dann kann ein anderes Fällungsmittel Anwendung finden, beispielsweise kann man die getränkten Keramiken mit heißen reduzierenden Gasen in Berührung bringen und dadurch die Fällung des Metalls herbeiführen. ,Es können jedoch auch andere geeignete Verfahren in Anwendung gebracht werden, was von Fall zu Fall' von der gewählten Metallverbindung abhängt.The manufacture of these resistors can be according to different, partly per se: known methods take place. It turned out that a certain procedure is particularly advantageous because it is very simple and easy to do and also provides relatively good reproducibility. Since metals which are used to build up the resistance are very good conductors, are there the resistance values that are required are sometimes very high, but only very low Quantities of these metals are required. A fluctuation in that contained in the pottery The amount of metal therefore means a considerable spread in the resistance value achieved. In order now to have good reproducibility and the least amount of effort in terms of the per se To ensure expensive metals, it is recommended that you use the procedure below. One chooses as a carrier for di; Metal particles are a porous ceramic that is perfectly in place finished condition. The porous ceramic is then made with solutions of metal salts soaked and then heated. This warming can only serve the solvents to volatilize, but they can also at the same time under certain circumstances when the temperature is increased to use the metal compounds split and deposit the metal within the ceramic: is the chosen metal compound not cleavable by simple heating, then another precipitant can be used Find, for example, the soaked ceramics with hot reducing Bring gases into contact and thereby cause the metal to precipitate. ,It however, other suitable methods can also be used, what from case to case 'depends on the chosen metal compound.

Um eine möglichst gleichmäßige Anfüllung der porösen Keramik mit Metallsalzen zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die Tränkung bei Unterdruck vorzunehmen. ,Sehr gute Ergebnisse wurden erzielt bei der Wahl von Silbernitrat als Metallsalz, welches zur Imprägnierung von porösen Keramikstäbchen verwendet wurde. Durch anschließende entsprechend hohe Er%@armung der getränkten Keramikstäbchen erfolgte eine Verdunstung des Lösungsmittels und anschließend bzw. gleichzeitig eine Spaltung des Silbernitrats. Mit diesem Verfahren konnten Widerstände mit Werten von 5 Ohm bis zu 2o ooo Ohm hergestellt werden.To ensure that the porous ceramic is filled with metal salts as evenly as possible To ensure, it is advisable to carry out the impregnation under negative pressure. ,Very good results have been obtained with the choice of silver nitrate as the metal salt, which used to impregnate porous ceramic rods. By subsequent A correspondingly high level of reinforcement of the impregnated ceramic rods resulted in evaporation of the solvent and then or at the same time a cleavage of the silver nitrate. Using this method, resistors with values from 5 ohms to 2o, ooo ohms could be produced getting produced.

Die zeitliche Konstanz derartiger Widerstände ist überraschend groß, selbst bei verhältnismäßig sehr hohen Temperaturen, beispielsweise 4.5o bis 5oo' C.The temporal constancy of such resistances is surprisingly great, even at relatively very high temperatures, for example 4.5o to 5oo ' C.

Die erfindungsgemäß hergestellten Widerstände haben sehr große Bedeutung für wärmetechnische Meßgeräte, insbesondere jedoch für elektrische Anlagen an oder in Verbrennungskraftmaschinen, bei welchen Widerstände als Entstörungswiderstände u. dgl. benötigt werden. Infolge der hohen Temperaturbeständigkeit der Widerstände können diese unbedenklich sogar in die Maschinen bzw. deren Teile eingebaut werden, ohne daß die immerhin beachtlichen Temperaturen bei diesen Anlagen den geringsten Einfluß auf die Konstanz der Widerstände auszuüben vermögen. So ist es z. B. ohne weiteres möglich, Zündkerzen mit eingebauten Widerständen zu versehen, wodurch der lang gehegte Wunsch, einen unverlierbaren Entstörungswiderstand zu besitzen, erfüllt wird.The resistors produced according to the invention are very important for thermal measuring devices, but especially for electrical systems on or in internal combustion engines, in which resistors are used as interference suppression resistors and the like are required. Due to the high temperature resistance of the resistors these can even be installed safely in the machines or their parts, without the at least considerable temperatures in these systems being the lowest Able to influence the constancy of the resistances. So it is Bean It is also possible to provide spark plugs with built-in resistors, whereby the Long-cherished wish to have a captive anti-interference resistor has been fulfilled will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrical resistance for high operating temperatures (over 300 ° C), characterized in that it consists of a non-oxidizable in air Metal interspersed ceramic is made.

2. Resistor according to claim i, characterized in that that metals are used as conductor particles that do not melt at operating temperature and the oxide thereof has an oxygen dissociation pressure of at least 1/5 atm. at temperatures above 300 ° C, such as B. silver, gold, palladium, platinum.

3. Procedure for Manufacture of resistors according to claims i and 2, characterized in that a porous ceramic support is impregnated with metal salts, after which the: metals through Heating or reduction with hot reducible gases or other suitable Process are excreted within the ceramic. d.

Method according to claim 3, characterized in that negative pressure is used in the impregnation.

5. Procedure according to claims 3 and q., characterized in that the ceramic with silver nitrate is soaked and the decomposition of the metal salt takes place through heat.