CH231335A - Unmetallische elektrische Widerstandsmasse. - Google Patents

Unmetallische elektrische Widerstandsmasse.

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CH231335A
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Biefeld Karl
Aktiengese Ton-Steinzeug-Werke
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Biefeld Karl
Ton & Steinzeug Werke Aktienge
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    • H01C7/04Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
    • H01C7/042Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient mainly consisting of inorganic non-metallic substances
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Description


      Unineta,11ische    elektrische Widerstandsmasse.    Die vorliegende Erfindung     betrifft    eine       unmetallische    elektrische     @    Widerstandsmasse.  



  Es wurden schon verschiedentlich elektri  sche Widerstandsmassen aus Oxyden und  Gemischen von solchen hergestellt. Es ist  ferner bekannt, gewisse komplexe Verbindun  gen, insbesondere das     Eisenoxyduloxyd    (Ma  gnetit) allein und unter Beimischung von wi  derstandserhöhenden Substanzen, namentlich  Leichtmetallverbindungen, keramischen Mas  sen und dergleichen, als Widerstandsmassen  zu verwenden. Weiterhin wurden zu diesem  Zwecke     Stoffe    empfohlen, die sich als Salze  von Säuren ableiten lassen, deren Hauptbe  standteil die höheren Oxydationsstufen von  Metallen sind.

   Ein Beispiel hierfür ist das       Kupferchromat.    Endlich wurden für diesen  Zweck stromleitende Mineralien, wie     Magne-          tit,        Rotzinkerz,    Eisenglanz und Eisenkies und  dergleichen     verwendet.    Wenn man von den       llletallkarbiden    und     vtir    allem dem Silizium  karbid absieht, die keine Sauerstoffverbindun-    gen     sind    und bei höheren Temperaturen dem       Angriff    des Luftsauerstoffes erliegen, so haben  diese Bestrebungen bisher noch keinerlei prak  tischen Erfolg gezeitigt.

   Nebenbei seien noch  Versuche erwähnt, die darauf hinausgehen,  Metallpulver unter     Vermengmig    mit kerami  schen Massen, wie Ton, Kaolin oder ähnli  chen, zu Widerständen zu vereinigen, doch  ergibt dies Körper, die einer     nennenswerten     Belastung durch den elektrischen Strom nicht  standhalten.  



  Die     vorliegende        Erfindung    betrifft nun  eine     unmetallische    elektrische Widerstands  masse, welche dadurch gekennzeichnet ist,  dass sie     mindestens    zum grössten Teil aus  einem Gemisch von     ineinander    gelösten Stof  fen vom     Spinelltypus    besteht.  



       Stoffe    vom     Spinelltypus    als Bestandteile  haltbarer, korrosionsfester, keramischer Wi  derstandsmassen wurden vor allem deshalb  gewählt, weil diese     "Spinelle"    ausser ihren       vorzüglichen    Eigenschaften in thermischer      und vielfach auch elektrischer Hinsicht     eben     die durch ihren     einheitlichen    Charakter des  Kristallgitters bedingte Isomorphie besitzen.

    Das bedeutet aber, dass man diese     Stoffe    in       allenMengenverhältnissenmiteinander    mischen  kann und dabei vollkommen einheitliche -las  sen erhält, welche die     Stoffe    vom     Spinell-          typus    in gegenseitiger fester Lösung enthal  ten.

   Dadurch erreicht man, dass     Mischungen     solcher     Stoffe    vom     Spinelltypus    innerhalb  eines weiten Bereiches auf einen     bestimmten     spezifischen Widerstand     einstellbar    und dabei  mindestens ebenso korrosionsfest sind wie ihre       Komponenten,    d. h. dass sie durch dauernde       Wärmeeinwirkung    ihre     Beschaffenheit    und       Struktur    nicht ändern, oder, wie man sagt,  nicht altern.  



  Ausser dem eigentlichen     Spinell    kommen  einzelne dieser     Stoffe    in der Natur vor, jedoch  meist verunreinigt und auch, von wenigen  Ausnahmen abgesehen, nicht in ergiebiger  Menge. Verunreinigungen aber, insbesondere  wenn sie     Kieselsäure    enthalten, verändern  die elektrischen Eigenschaften dieser Stoffe  in sehr ungünstiger Weise und beeinträchti  gen gleichzeitig die     Korrosionsfestigkeit    bei  hoher Temperatur. Aus diesem Grunde sind  in der erfindungsgemässen Masse     zweckmässi-          gerweise    synthetisch hergestellte     Stoffe    ent  halten.  



       Stoffe    vom     Spinelltypus    sind chemisch  vollkommen eindeutig bestimmte Verbindun  gen nach der Formel:         Rii0    .     l1#2inoa       wobei unter     $ii    ein zweiwertiges Metall:

   Mg,  Fe, Ni, Co,     Cr,        Zii,    Cd, eventuell auch     Cu     verstanden wird, während     Rin    ein dreiwertig  vorkommendes Metall ist, also Al,     Ce,    Fe,     Ti,          Cr,        --n.    Ihr Grundtypus ist der eigentliche       Spinell:        MgO.Al.Os.    Stoffe vom     Spinellcha-          rakter    haben wertvolle physikalische Eigen  schaften, insbesondere eine hohe Temperatur  beständigkeit.  



  Eines der häufigsten     -Mineralien        vom        Spi-          nelltypus    ist der     Magnetit,    Fe     (Fe@0.,),    der  in seiner synthetischen Form als     Eisenoxy-          duloxyd    zu Widerstandszwecken bereits vor-    geschlagen wurde, der aber als Widerstands  masse in     unvermengter    Form ausscheidet,  weil er in reinem Zustande eine für Wider  standszwecke viel zu hohe Leitfähigkeit be  sitzt.

       Man    hat zwar versucht, dein Eisenoxyd  oxydul oder     Magnetit    durch nichtleitende Bei  mischungen wie gewisse     Oxyde,    Ton,     Steatit     und dergleichen, einen höheren spezifischen  Widerstand zu verleihen, indessen ist man  dabei zu keinem praktisch brauchbaren Er  gebnis gekommen, weil derartige Gemische,  selbst wenn sie bis zum     Schmelzen    erhitzt  werden, keine festen Lösungen im Sinne der  vorgenannten     Spinellinischungen    ergeben.

   Die  so hergestellten Widerstandskörper haben ent  weder keine     Tenipera.turbeständigkeit,    selbst  wenn sie bis zum Schmelzpunkt gesintert  werden, weil die Schmelztemperatur des     11a-          gnetits    -     besonders    wenn die Beimischungen  kieselsäurehaltig sind (z.

   B.     Steatit)    - gleich  um mehrere hundert Grad herabgesetzt wird,  oder aber sie korrodieren bei     einigermassen     nennenswerter     Strombelastung    infolge ihrer       uneinheitlichen        Zusainniensetzung    und haben       aueli    sonst nicht     diejenigen    elektrischen Eigen  schaften, die man von praktisch brauchbaren       Widerständen        verlangen    muss.

   Der Tempera  turkoeffizient des spezifischen Widerstandes  ist stark negativ, und auch dieser selbst än  dert sich     hei        gleichbleibender    Temperatur  unter dem Einfluss des Stromdurchganges  fortgesetzt bis zur völligen     Zerstörung    der  Widerstandsmasse.

   Eine genauere Untersu  chung zeigt auch, dass der Körper nicht ein  heitlich ist: es liegen nämlich Stoffe ver  schiedener     Krist;illstruktur    nebeneinander, na  mentlich die zugesetzten Oxyde befinden sich       zumeist    in freier     Form        unverniengt    im Wi  derstandskörper und bilden nichtleitende Ein  schlüsse, welche zerstörende     Cbergangswider-          stände    und     Lichtbogenerscheinungen    hervor  rufen.

   Zugesetzte kieselsäurehaltige     Stoffe     bilden Doppelsilikate, also Glas- oder     Schlak-          kenflüsse,    welche sich mit dem Überschuss  an     llagnetit    nicht vereinigen und ähnliche  Wirkungen haben wie die     erwähnten    Oxyd  einschlüsse. Kurzum, solche Gemische lassen  die     unerlässliche    Homogenität vermissen. Ähn-      liehe Versuche, den     Magnetit    für Widerstands  zwecke geeignet zu machen, sind bereits in  grösserer Zahl mit wenig Erfolg angestellt  worden.  



  Es ist jedoch möglich, einen     Spinell,    z. B.  den     Magnetit,    mit einem andern     Stoff    vom       Spinelltypus    zu vermischen und durch     Sinte-          rung        zweckmässig    mittels eines     Flussmittels,     das die genannten Eigenschaften der Masse  nicht beeinträchtigt, eine für Widerstands  zwecke geeignete Widerstandsmasse herzu  stellen. Dabei kann die     Sinterung    nach einer  Ausführungsform der Erfindung durch ein       oxydisches        Flussmittel    gefördert werden.  



  Bei der Untersuchung der Widerstands  massen vom     Spinelltypus    - im folgenden  der Einfachheit halber kurz     "Spinelle"    ge  nannt - auf ihre elektrischen     Eigenschaften     wurde festgestellt, dass von den reinen, d. h.  ungemischten     Spinellen    nur die wenigsten  für praktisch brauchbare Widerstände ver  wendbar sind,     allerdings    zumeist nur, weil der  spezifische Widerstand nicht die gewünschte  Grösse besitzt. Dagegen werden durch Ver  mischen dieser Verbindungen nach verschie  denen, durch Versuch bestimmten Mengen  verhältnissen Widerstandsmassen von hervor  ragenden     physikalischen    Eigenschaften er  zielt.

   Die schon erwähnte Isomorphie der       Spinelle        bedingt    eine so hohe Homogenität  der Gemische, dass bei denselben die einzel  nen Komponenten vollkommen verschwinden,  ebenso wie ihre physikalischen Eigenschaften  sich ändern.

   Diese Änderung erfolgt jedoch  nach gewissen Gesetzmässigkeiten innerhalb  der aus den gleichen Komponenten - nur in  verschiedenem Verhältnis - bestehenden Ge  mischreihe, so dass es möglich ist, nach ent  sprechender Vorarbeit durch Versuche     die     physikalischen Eigenschaften,     insonderheit    den       Schmelzpunkt,    die     Erweichungstemperatur,     den spezifischen elektrischen Widerstand und  dessen Temperaturkoeffizienten, für jedes Mi  schungsverhältnis genau festzulegen.

   Da diese       physikalischen    Eigenschaften sich mit dem         Mischungsverhältnis    stetig ändern, so ist es  möglich, nach Aufstellung einer     Grundregel     (Formel, Tabelle oder Kurve) für jede Ge  mischreihe die Widerstandsverhältnisse vorher  genau zu bestimmen oder für jeden Fall bei  gegebener     Dimensionierung    des Widerstands  körpers dasjenige Gemisch zu finden, das den  gewünschten absoluten Widerstand bei einer  vorgeschriebenen Betriebstemperatur des Wi  derstandes besitzt.  



  Sofern nicht gleich mit der ersten     Sinte-          rung    die endgültige Formgebung der Wider  standsmasse erhalten wird, was für manche  Mischungen ohne weiteres durchführbar ist,  können die Massen in bekannter Weise ent  weder im Giessverfahren     schmelzflüssig        in    ge  eignete Formen gegossen werden oder sie  können nach vorangegangener Zerkleinerung  mit einem geeigneten Bindemittel versehen  und in     Pressformen    oder durch Ziehen auf  der     Strangpresse    in     die    gewünschte Form ge  bracht werden, worauf sie einer nochmaligen       Sinterung    unterworfen werden können,

   bei  welcher das     Bindemittel    wieder entfernt wird.  Geeignete     Flussmittel    sind Oxyde von Schwer  metallen, z. B. Kupfer-, Cadmium-, Zinkoxyd.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Unmetallische elektrische Widerstands masse, dadurch gekennzeichnet, dass sie min destens zum grössten Teil aus einem Gemisch von ineinander gelösten Stoffen vom Spinell- typus besteht. UNTERANSPRUCH: Unmetallische elektrische Widerstands masse nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass sie einen Gehalt an einem oxy- dischen, die Sinterung fördernden Flussmittel aufweist, welches keinen wesentlichen Einfluss auf die Betriebseigenschaften der Masse aus übt.
CH231335D 1941-01-10 1941-01-10 Unmetallische elektrische Widerstandsmasse. CH231335A (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2480166A (en) * 1945-01-08 1949-08-30 Gen Motors Corp Resistor for thermogauges
DE1046105B (de) * 1955-09-21 1958-12-11 Pye Ltd Entzerrer fuer symmetrische und koaxiale Kabel
US3050420A (en) * 1959-02-27 1962-08-21 Sylvania Electric Prod Resistor

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