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Elektrischer Widerstandskörper Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Widerstandskörper, welcher aus einer Mischung von Kunststoff (Polytetrafluoräthylen) und einem Zusatzstoff mit negativem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, um den Einfluss des positiven Wärmeausdehnungskoeffizienten des Kunststoffes praktisch aufzuheben.
Die Fluorkohlenstoff-Kunststoffe haben ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf die Verwendung als elektrische Isolatoren. Ausserdem widerstehen sie Temperaturen, die wesentlich höher liegen als die für Elektromaterialien im allgemeinen üblichen. Diese Harze sind deshalb zu derartigen Verwendungszwecken gut geeignet. Eine Eigenschaft, welche jedoch stört, ist der hohe positive Lhermische Ausdehnungskoeffizient dieser Fluorkohlenstoffharze. So ist Polytetrafluoräthylen - gegenwärtig unter dem Namen Teflon handelsüblich - als Isoliermaterial ausgezeichnet geeignet und ertragt Temperaturen bis zu 2600 C, besitzt jedoch einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Nach dem Gegenstand der Erfindung wird als Zusatzstoff Lithiumaluminiumsilikat verwendet.
Um die Ausdehnung des Harzes, welche mit der Temperatur ansteigt, auszugleichen, muss dieses Füllmaterial einen passenden negativen Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Ausserdem muss es andere Eigenschaften haben, welche es mit dem Harz verträglich machen, d. h. ein homogenes Gemisch und eine entsprechende physikalische Struktur mit diesem ermöglichen.
Ein Material, das für diesen Zweck geeignet erscheint, ist Litniumaluminiumsilikat. Das Silikat wird geglüht und nach dem Abkühlen zu einem feinen Pulver gemahlen.
Bei Lithiumaluminiumsilikat als Dimensionsstabilisator wurde gefunden, dass durch Zusatz von zirka 25 Gew.-% (bezogen auf das Gemisch) zu einem Fluorkohlenstoffharz, wie Polytetrafluoräthylen, ein Material entsteht, welches einen vernachlässigbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten zeigt.
Das Gemisch aus gepulvertem Fluorkohlenstoffharz und gepulvertem Lithiumalun : iniumsilikat kann auf viele Arten hergestellt werden, welche die gewünschte homogene Verteilung des Lithiumaluminiumsilikates über das ganze Gemisch erreichen. Derartige Methoden, wie z. B. Schütteln, Rollen, Trockenoder Nassrühren und Mikropulverisation, haben sich als geeignet zur Herstellung der gewünschten homogenen Verteilung erwiesen.
Das so gebildete Gemisch wird dann den für das Harz allein üblichen Druck-und Temperaturopera- tionen unterworfen, so dass das Endprodukt entweder unfertig zu weiterer Maschinenverarbeitung erhalten wird oder als Fertigerzeugnis, dessen Grösse, Form und Umrisse durch die Druck-Formungsoperation bestimmt werden. Im Falle das unfertige Produkt als Rohmaterial erzeugt wird, kann die übliche maschinelle Verarbeitung leicht durchgeführt werden, wobei man Enderzeugnisse jeder gewünschten Grösse oder Form erhält.
Um z. B. den Einfluss des beschriebenen Gemisches zu zeigen, wurde eine Probeplatte im Ausmasse von 5,08 X 5,08 cm und einer Dicke von 0, 635 cm auf übliche Art erzeugt : Pressen einer Menge des Pulvers auf jene Dicke, folgendes Sintern des gebildeten Körpers bei der üblichen Temperatur von zirka 3900 C und Abkühlen der so erzeugten Platte auf Zimmertemperatur. Eine gleiche Platte wurde hierauf aus einem Gemisch erzeugt, das 25 Gew. ; behandeltes Lithiumaluminiumsilikat enthielt. Die letztere
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Platte wurde denselben Druck und Temperaturbedingungen der Druck-, Formungs- und Sinterungsopera- tionen unterworfen.
Beide Platten wurden hierauf von der Normaltemperatur von 200 C auf eine Maximaltemperatur von 3650 C erhitzt und die Dimensionsänderungen gemessen. Die Änderung in der linearen Dimension der Platte aus reinem Kunststoff betrug 0, 254 cm, dagegen in der Platte aus dem Gemisch weniger als 0, 0075 cm ; d. h. es lag eine Verminderung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten vor auf weniger als 3% des Ausdehnungskoeffizienten des Harzes allein.
Geringe Veränderungen des gegebenen Prozentsatzes an Silikat verschieben das Verhältnis zwischen Kunststoff und Silikat unter Einstellung verschiedener gewünschter thermischer Ausdehnungskoeffizienten für die vereinigte Masse.
Die Erfindung wird nicht eingeschränkt durch den erwähnten speziellen Prozentsatz des behandelten Silikates, denn die Menge jenes Zusatzes kann innerhalb der nötigen Grenzen verändert werden, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Harzes auf den gewünschten Grad oder Wert zu vermindern.
Alle Lithiumaluminiumsilikate mit negativem thermischem Ausdehnungskoeffizienten können, wie oben erwähnt, behandelt und als additive oder modifizierende Zusätze benützt werden, um HandelsartikelnDi- mensionsstabilität zu verleihen. Spezielle Beispiele derartiger Silikate werden in der USA-Patentschrift Nr. 2,664, 481 vom 14. November 1951 vom Erfinder und seinem Miterfinder A. J. Pearl durch ihre mine-
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dung dieser Erfindung erhältlich waren und es noch immer sind.
Jedes der vorstehend erwähnten Lithiumaluminiumsilikate mit negativem thermischem AusdehnungKoeffizienten kann auch im Gemisch mit andern Fluorkohlenstoffharzen verwendet werden, so z. B. mit Polychlortrifluoräthylen, welches unter dem Handelsnamen"Kel-F","Fluorothene"oder"Trithene"er- hältlich ist. Der Erfinder hat gefunden, dass dieselben Verfahren ganz allgemein auf Kunststoff anwendbar sind, welche vor dem Giessen oder Formen in eine gepulverte Form gebracht werden können, wobei man eines oder mehrere der Lithiumaluminiumsilikate in Pulverform zusetzt, so wie es oben beschrieben wurde.
Typische Kunststoffe, welche für die gegenständliche Erfindung in Frage kommen, sind die folgenden : Methacrylate, Phenol-Formaldehyd-Harze, Furfurolharze, Harnstoff-Formaldehydharze, MelaminFormaldehydharze, Anilin-Formaldehydharze, Epoxyharze, silikatische Gussstoffe, Äthylcellulose, Celluloseacetate, Celluloseacetobutyrate, Kunststoffe, bekannt unter dem Handelsnamen"Nylon" (Polyamid), Vinylharze, Polyäthylen, Polystyrol, vorzugsweise in modifizierten Typen, wie sie unter den Handelsn'a- men"Cerex","Gering PSX"und"Pholite"verkauft werden.
Um Endprodukte grösserer Einheitlichkeit und Stabilität zu erzielen, wird es manchmal wünschenswert sein, das Gemisch aus einem Harz und dem Lithiumaluminiumsilikat mehr als einmal auszupressen.
Nach der ersten Pressung des Materials wird es gekörnt und ein zweites Mal gemahlen. Dieser Vorgang kann, falls erwünscht, wiederholt werden.
Trotzdem erwähnt wurde, dass die Lithiumaluminiumsilikate in einer Menge von zirka 25 Gew. -0/0, bezogen auf das Gemisch, zugegen sein sollen, ist dieser Prozentsatz nicht kritisch ; obwohl 25% für die meisten Operationen geeignet sind, wurdenLithiumaluminiumsilikateinKonzentrationenbis zu 70 Gew.-'% verwendet. Die genaue Menge wird man entsprechend dem gewünschten Endergebnis und im Hinblick auf die Einschränkungen, welche das Harz oder der Kunststoff-Trägerstoff bedingen, wählen.
Im folgenden wird die Anwendung der Erfindung auf Widerstände erklärt u. zw. besonders auf Widerstände, die durch Formen von pulverförmigen Stoffen oder von Gemischen pulverförmiger Stoffe gebildet wurden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung in bezug auf Widerstände ist es, einen geformten Widerstand herzustellen, der relativ störungsfrei ist durch verschiedene Neuheiten in der Konstruktion derartiger Widerstände.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, eine Reihe von geformten Widerständen herzustellen, welche sich über einen Bereich von Widerstandswerten erstrecken, wie sie im allgemeinen in elektronischen Systemen benötigt werden, sämtlich charakterisiert durch ihre eingesetzten Impedanz- oder Widerstandswerte, welche möglichst gleichartig unter den einzelnen Widerständen sein sollen, welche dieselben Bestandteile besitzen und ähnlich erzeugt wurden.
Weiters sind sie sämtlich charakterisiert durch relativ kleine Lärmwerte, welche gesichert werden durch eine gleichförmige homogene Verteilung der Bestandteile (wodurch eine relativ geringe Durchschuittsstromdichte an jedem Punkt des Widerstandes erhalten
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wird) und durch eine Konstruktion, welche einen besonders guten Endkontakt über eine relativ grosse Fläche mit niedrigem Widerstand am Kontaktpunkt zu einer Polklemme für einen äusseren Stromkreis vorsieht.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, einen geformten Widerstand herzustellen, der ein hohes Mass von thermischer und struktureller Stabilität aufweist und charakterisiert wird durch eine minimale Änderung in der inneren Struktur oder den Dimensionen im normalen Arbeitsbereich des Widerstandes während der geplanten Verwendung.
Die Grundlagen der Erfindung sind allgemein auf Widerstände anwendbar und ebenso die Methoden der Herstellung solcher Widerstände, nämlich durch Pressen von pulverisierten Stoffen oder Gemischen pulverisierter Stoffe.
Diese Beschreibung bezieht sich im Beispiel speziell auf Widerstände aus verschiedener Gemischen mit Fluorkohlenstoff- oder Fluoräthylenharzen als Grundlage der Träger, welche zu Beginn mit verschiedenen andern Stoffen in Pulverform gemischt werden, um so für den fertigen Widerstand die gewünschten Eigenschaften festzulegen. Zwei Fluorkohlenstoffharze sind derzeit im Handel erhältlich, welche die chemischen, physikalischen und elektrischen Eigenschaften besitzen, welche sie für viele Zwecke, und besonders für den hier betrachteten, anwendbar machen.
Einer jener Stoffe, Polytetrafluoräthylen, wird un- ter dem Handelsnamen"Teflon"erzeugt und verkauft, der andere, Polychlortrifluoräthylen, ebenso bekannt unter dem Namen Polymonochlortrifluoräthylen und als thermoplastisches Polymer des Trifluorchloräthylens, wird unter dem Namen"Kel-F","Fluorothene"und"Trithene"verkauft.
Zur Erleichterung wird im folgenden der Ausdruck "Fluorkohlenstoffharz" für diese Stoffe angewendet werden mit der Bedeutung, dass alle derartigen Materialien in dieser Bezeichnung eingeschlossen sind, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil festgestellt wird. Es sei ausserdem betont, dass, wie früher erklärt, auch andere synthetische Harze oder Kunststoffe als Grundstoff verwendet werden können, und mit leitenden Materialien gemischt, wie hier geschildert, als Endergebnis geformte Widerstände mit den gewünschten, hier dargelegten Eigenschaften ergeben.
Eine de : hervorragendsten physikalischen Eigenschaften eines Fluorkohlenstoffharzes ist seine Fähigkeit, Feuchtigkeit und Klebrigkeit zu widerstehen. Es ist daher widerstandsfähig gegen Wasser und Nässe.
Die Beständigkeit eines solchen Stoffes ist sehr hoch. Diese Eigenschaften bedingen seine Bedeutung als ausgezeichnetes'Grundmaterial für allgemeine elektronische Anwendungen und besonders für die Herstellung von Widerständen.
Die Fluorkohlenstoffharze werden im Rohzustand als Pulver erhalten, welches durch Druck und Hitze
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plizierte Formen wünscht, welche nur schwierig durch einfache Form- oder Pressoperationen erhältlich wä- ren.
Wegen seiner Isolationseigenschaften wurde jede. Fluorkohlenstoffharz als Isolator verwendet. Na- türlich w urde es dabei nur als Raumelement in mechanischen Strukturen angewendet und äussere Hilfs- konstruktionen wurden verwendet, um den Teil zu stutzen, der von dem Fluorkohlenstoffharz zum Zwekke der Isolation gebildet wird. In praktisch allen Fällen, in denen diese Harze wegen ihrer isolierenden Eigenschaften früher benutzt wurden. benötigte man derartige äussere strukturelle Mittel, um den Körper als Raumelernent zu stützen, damit seine Isolationseigenschaften in dem gewünschten Gebiet verfügbar würden.
Wegen der nichtklebenden Oberfläche jedes Fluorkohlenstoffharzes wurde es als unmöglich angesehen und blieb es bisher auch tatsächlich, eine direkte physikalische Bindung zwischen dem Körper des Fluorkohlenstoffharzes und einem äusseren, mit der üblichen Stützstruktur versehenen Stoff oder Teil herzustellen, besonders wenn dieser aus Metall besteht.
Gegenstand dieser Erfindung ist es daher, einen Körper zu liefern aus einem Kunststoff, besonders einem Fluorkohlenstoff, und speziell entweder Polytetrafluoräthylen oder Polyfluorchloräthylen, mit einer fest verbundenen metallischen Oberflächenschicht, um durch diese metallische Oberfläche eine Lötverbindung mit einem äusseren Metallelement herzustellen, welche einer gewissen Unterstützung zwischen dem Körper und einem äusseren Element fähig ist, so dass entweder der Körper oder das Element den andern stützen könnten.
Die Konstruktion und die Grundzüge der Erfindung und die verschiedenen Vorteile derselben in der Anwendung auf elektrische Teile einschliesslich Widerstände werden in der Zeichnung ausführlich als beispielsweise Ausführungsform dargestellt:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Menge Fluorkohlenstoffharz im reinen Zustand mit gegen- überliegenden Endschichten aus Harz und Zumischungen an leitendem Material in gepulverter Form vor dem
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Pressen und Erhitzen zum Sintern ; Fig. 2 ist ein ähnliches Bild, welches den Längsschnitt und die Dimensionen der reduzierten Materialmenge von Fig. 1 nach Pressung und Erhitzen als vollständigen Körper zeigt ; Fig. 3 zeigt die Struktur von Fig. 2 nach der Anbringung einer metallischen Oberflächenschicht an den beidenEnden des Körpers;
Fig. 4 zeigt eire schematische Seitenansicht des Widerstandes wie in Fig. 3 nach Anbringung von zwei Polklemmen an den Enden und Fig. 5 ist ein ähnliches Bild wie Fig. 2, doch ist an den beiden Enden des Widerstandes an Stelle der Polklemme ein Lötkörper angebracht durch Eintauchen in ein Zinnbad ; das anhaftende Zinn dient als Endfläche zur einfachen Verbindung des Widerstandes mit einem äusseren Leiter.
In Übereinstimmung mit den Grundlagen dieser Erfindung wird zur Herstellung eines Widerstandes aus einem Fluorkohlenstoffharz z. B. eine Menge des gepulverten Kunststoffes mit einer Menge entsprechend gepulverten, elektrisch leitenden Materials gut gemischt, welches dem Körper den gewünschten Widerstandswert verleiht. Zur Erzielung einer völlig homogenen Verteilung der Materialien sind viele Mischmethoden anwendbar, u. a. Mikropulverisierung. Volumen und entsprechende Dimensionen des fertigen Widerstandes werden durch den Wert des gewünschten Widerstandes bestimmt und durch die gewünschte Einstufung nach Watt oder Teilen davon, d. h. nach dem Strom, den der Widerstand leitet. So werden die Grössen von gleichohmigen Widerständen durch den erlaubbaren Temperaturanstieg bestimmt.
Ein grösseres Volumen mit grösserer strahlender Oberfläche bedingt eine grössere Zerstreuung der Wärme und begrenzt so die normale Arbeitstemperatur.
Die Stoffe, die als Additive zur Einstellung der Widerstandseigenschaften des Gemisches den gepulverten Fluorkohlenstoffharzen zugemischt werden, können natürlich aus dem gesamten Gebiet der elektrischen Leiter ausgewählt werden, sofern diese bis zirka 3750 C beständig und unverändert bleiben, eine Temperatur, bei welcher die Widerstandskörper schmelzen oder sintern, speziell das letztere bei Polytetrafluoräthylen und das erstere bei Polyfluorchloräthylen, deren Schmelztemperaturen 230 - 3500 C betragen.
Als Beispiele für die verschiedenen Stoffe, welche zur Herstellung der Widerstandsdgenschaften eines
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kohle, Graphit (gepulvert), Graphit (kolloidal) ;
2. Borcarbid ;
3. Ferrite (erhältlich unter dem Handelsnamen"Feramics", Name gebraucht von der General Ceramic and Steatit Corporation in Keasby, New Jersey, um ihre Ferrit-Waren zu bezeichnen) ;
4. gepulvertes Eisen in verschiedenen Formen, z. B. Carbonyleisen ;
5. irgendwelche leitende Metalle, wie Kupfer, Zinn, Blei, Silber, Zink oder Legierungsgemische dieser Metalle.
Die Fluorkohlenstoffharze haben die Fähigkeit, relativ hohe Temperaturanstiege über die Normaltemperatur während der Arbeit zu ertragen. Unter ihnen besitzt Polytetrafluoräthylen die beste Temperaturtoleranz. Wenn jedoch Stoffe die Neigung zeigen, ihre Dimensionen bei erhöhten Temperaturen zu verändern, so sind natürlich derartige Veränderungen der Dimensionenvon innerenveränderungen im Druck und als Folge im Kontaktwiderstand zwischen verschiedenen Teilchen des Körpers begleitet. Um derartigen Erscheinungen das Gleichgewicht zu halten und sie zu neutralisieren, wird der Mischung ein weiterer Additiv zugegeben. Ein derartiger Zusatz, der sich als befriedigend erwiesen hat, ist ein Stoff mit negativem termischem Ausdehnungskoeffizienten, wie z. B.
Litl1iumaluminiumsilikat, der als Dimensionsstabilisator dient und die Neigung des Widerstandes zur Veränderung seiner physikalischen Dimensionen durch während der Arbeit entwickelte Hitze und erhöhte Temperatur vermindert. Eine Anzahl geeigneter Lithiumaluminiumsilikate wurde schon genannt.
Bei der Herstellung elektrischer Widerstände muss der Dimensionsstabilisator (eines oder mehrere Lithiumaluminiumsilikate) in Mengen von mindestens 10 Gew.-% und vorzugsweise von zirka 10 bis zirka 40 Gew. -0/0, bezogen auf das Gemisch, vorhanden sein. Tatsächlich kann der Prozentsatz des Dimensionsstabilisators im Gemisch 40 Gew.-% übertreffen. Übersteigt jedoch der Gehalt an Stabilisator 40%, so beginnt physikalischer Abbau des Harzes. So ist z. B. eine der bemerkenswertesten charakteristischen Ver- änderungen in einem Widerstand mit mehr als 40Vlo Dimensionsstabilisator der Verlust an wünschenswerter mechanischer Festigkeit.
Man kann jedoch derartige Widerstände erzeugen und die mechanische Stärke durch Eischluss des Widerstandes in eine Stützkonstruktion ergänzen. Als Stützkonstruktion kann eine Polyte- trafluoräthylen-oder Polytrifluorchloräthylen-Röhre dienen. Wo die Verwendung von Grundmaterialien mit ausserordentlichhohem thermischem Ausdehnungskoeffizienten beabsichtigt wird. kann die Menge Hillstoffpi- mensionsstabilisato bis auf 90 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, gesteigert werden. Gemische mit einem so ho-
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hen Gehalt an Dimensionsstabilisator können auf normale Weise einschliesslich Pressung erzeugt werden.
Eine Anzahl Widerstände, welche die gegenständliche Erfindung einbezieht, wurden vor Einreichung der vorliegenden Anmeldung erzeugt. Beispiele dieser Widerstände folgen : 1) 25% Borcarbid 10% Lithiumaluminiumsilikat (Stupalith) 65% Polytetrafluoräthylen gemessener Widerstand = 3,0 x 1010 Ohm 2) 15% Magnesiumoxyd 15% Lithiumaluminiumsilikat (Stupalith) 70% Polytetrafluoräthylen gemessener Widerstand = 1, 1 x 10 Ohm 3) 10% Borcarbid
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ka 0,88 cm.
Das homogene Gemisch aus stromleitendem Material und Fluorkohlenstoffharz liefert eine sehr grosse Zahl stromleitender Wege, wenn man das Gemisch als Körper eines Widerstandes benützt. Jeder der stromleitenden Wege kann mit einer Kette aus sich berührenden stromleitenden Elementen verglichen werden. Jeder Weg ist ein potentieller Stromleiter für den Widerstandskörper. Wie bei allen Leitern gibt es auch hier eine Grenze für die Strommenge, welche ohne zu grosse Überhitzung den Widerstand durchfliessen kann. Wenn jeder dieser parallelen Wege innerhalb des Widerstandskörpers proportionalen Anteil des Gesamtstromes leitet, wobei dieser Anteil innerhalb der Kapazität des Weges liegt, so werden relativ stabile Widerstandseigenschaften im Widerstandskörper errichtet und erhalten.
Unter solchen stabilisierten Bedingungen wird ein Minimum an Widerstandsschwankung infolge thermischer Effekte in jeder der leitenden Ketten auftreten und Lärmeffekte werden auf einem Minimum gehalten werden.
Eine derartige optimale Arbeit bei einzelnen stromleitenden Ketten kann gesichert und hergestellt werden, wenn die gesamte Stromleitung gleichmässig zwischen den verschiedenen inneren Ketten des Widerstandskörpers verteilt ist.
Derartige optimale Arbeitsbedingungen können errichtet und erhalten werden, wenn man es-und man macht es so im vorliegenden Fall bei den Widerständen, welche gemäss der gegenständlichen Erfindung erzeugt werden-jeder einzelnen Kecte ermöglicht, ihren eigenen winzigen Strom von einem Ende des Widerstandes zum andern zu transportieren.
Die Herstellung der Gemische und die Anordnung der Gemische für die Widerstände und einige Modifikationen der fertigen Widerstände werden in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine gewisse Menge gepulvertes Material 11, z. B. ein Fluorkchlenstoff- harz oder ein anderer ännlich verwendeter Kunststoff, vorzugsweise in gepulvertem Zustand als Grundmaterial für den Widerstand 10 angewendet. Um dem Körper des Grundmaterials 11 Widerstandseigenschaften zu erteilen, wird ein geeignetes, die elektrische Leitung kontrollierendes Additiv 12 gut mit dem Grundmaterial zu einer homogenen Masse gemischt, in der sowohl das Grundpulver wie auch das Additiv gründlich und homogen verteilt sind. Das Additiv 12 kann ein beliebiges leitendes oder halbleitendes Material sein, welches dem fertigen Widerstand den gewünschten Widerstandswert erteilt.
Der Widerstand 10, dargestellt in Fig. 1, ist von zylindrischer Form. Um tatsächlich die Gleichförmigkeit der Stromverteilung über den ganzen Widerstand zu erzielen, d. h. von einem Ende des Körpers bis zum andern, werden die beiden Enden 13 und 14 des Widerstandskörpers 10 so ausgebildet, dass sie eine mit der Querschnittsfläche des Widerstandskörpers gleiche Fläche besitzen. Unter derartigen physikalischen Bedingungen kann man die Stromverteilung im Hinblick auf den Querschnitt des Widerstandskörpers als tatsächlich gleichverteilt annehmen, so dass dieStromdichte in jedem Teil'des leitenden Stof- fes ein Minimum darstellt.
Um die Endabschnitte 13 und 14 des Widerstandes 10 herzustellen, wird eine Menge des erfinderi- schen Pulvergemisches an den Enden der ursprünglichen Stoffpulvermenge aufgebracht. Ein derartiges Endgemisch besteht aus einem Gemenge des Pulvergemisches des Hauptkörpers mit einer grösseren Menge eines dritten Materiales 15, das eine sshr hohe Leitfähigkeit haben soll, z. B. Kupfer. Bei diesem Endge-
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misch beträgt der Kupfergehalt 40-100% mit einer solchen Verteilung des Kupfergehaltes, dass der Maximalanteil an Kupfer (zirka 500! ! ;) an der äusseren Oberfläche des Gemisches liegt.
Dadurch erreicht die Leitfähigkeit an der äusseren Oberfläche ein Maximum und diese äussere Oberfläche ist befähigt, eine Schicht eines geeigneten aufgesprühten Metalles aufzunehmen bzw. eine Ablagerung eines Metalles, wie Zinn oder Silber, als kontinuierliche monolithische Schicht mit fester Verbindung der Kupferteilchen mit dem Gemisch.
Nachdem man geeignete Mengen des Stoffgemisches und des Endstoffgemisches in eine Form gegeben hat, wird die gesamte Menge des Gemisches auf zirka 1/4 des ursprünglichen Volumens zu einem formbeständigen Körper zusammengepresst, der gehandhabt werden kann, ohne dass er zerfällt. Die gepresste Einheit sieht dann ungefähr so aus, wie es in Fig. 2 gezeigt wird, wobei der Hauptteil 11 mit den zwei metallisierten Endteilen 13 und 14 fest verbunden ist. Nach Pressung auf die in Fig. 2 gezeigte Gestalt wird der Körper geschmolzen und bzw. oder gesintert bei einer bestimmten Temperatur, z. B. 3750 C für Polytetrafluoräthylen, und bei einer bestimmten Zeitdauer, welche die Ausbreitung der Schmelz- oder Sinterungsoperation über den ganzen Körper gewährleistet.
Nach Abschluss der vorstehenden Arbeiten wird der erhitzte Körper langsam auf Normaltemperatur abgekühlt. Die beiden metallisierten Endteile 13 und 14 werden dann einem Metallabscheidungsprozess unterworfen zur Erzeugung einer Schicht reinen Metalles 16 auf ihnen, welche geeignet ist, durch eine Lötverbindung die beiden Enden des Widerstandes mit äusseren Leitern eines angeschlossenen Stromkreises zu verbinden. Eine für diesen Zweck geeignete Metallaufbringung kann durch Aufsprühen, elektrische Abscheidung, mechanische Auftragung, chemische Einwirkung oder irgend einen andern Vorgang erzielt werden, durch welchen Metall auf einer Metalloberfläche abgeschieden wird.
Nach Anbringung der Metallschicht 16 auf den beiden Ender des Widerstandskörpers kann eine Lötschicht 17 hinzugefügt werden oder es können die Enden des Widerstandes in ein Zinnbad getaucht werden, um jene Flächen sofort einer Lösung zugänglich zu machen, wenn der Widerstand gebraucht wird.
Bei weiterer Veränderung des Widerstandskörpers kann, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Zwingt oder Anschlussklemme 21 durch Lötung mit jedem Ende des Widerstandes 10 verbunden werden. Die Lötung kann während des Herstellungsverfahrens leicht durchgeführt werden durch Verwendung einer Lötvorform 22 an der. beiden Enden des Widerstandes und auf der inneren Oberfläche der Anschlussklemme 21, oder die Klemme wird nach (z. B. Bad-) Verzinnung der beiden Enden angelegt.
Durch das Verfahren der Herstellung von Widerstandskörpern, wie es vorstehend beschrieben wird, ist der Stoff des Widerstandes vollständig homogen, der Leitungsweg über den Körper ist von gleichem Querschnitt von einem zum andern Ende und die stromleitenden Strecken oder Ketten sind tatsächlich von gleicher Länge von Anschlussklemme zu Anschlussklemme infolge des Oberflächenüberzuges an jeder Endfläche.
Ausserdem vermindert der Zusatz von Stabilisatoren zu dem Gemisch aus Träger und Stromleiter die Veränderung der Widerstandseigenschaften infolge physikalischer Ausdehnung durch Erhitzen im normalen thermischen Arbeitsbereich, gleichgültig, ob die Hitze durch innere Entwicklung entsteht oder durch äussere Temperatureinflüsse hervorgerufen wird.
Die oben erwähnten Vorteile sind vorhanden, unabhängig von dem angewendeten speziellen eingeschlossenen Grundstoff. Ein zusätzlicher Wesenszug und besonderer Vorteil liegt bei Anwendung von Fluorkohlenstoffharzen als Grundstoff in einer durch das Fluorkohlenstoffharz gebildeten dünnen Isolationsschicht an der Oberfläche mit einer Dicke von zirka 0,0025 cm, welche in vielen Fällen für die gewöhnlich niedervoltigen Stromkreise geeignet ist, in denen der Widerstand angewendet werden kann.
Der Bezug auf Fluorkohlenstoffharze bedeutet den Einschluss von Homopolymeren des Chlortrifluor- äthylens, verkauft unter verschiedenen Handelsnamen, wie"Kel-F","Fluorothene"und"Trithene", und die Homopolymeren des Tetrafluoräthylens, verkauft unter verschiedenen Handelsnamen, wie "Teflon", "Fluoroflex"und"Fluon".
Das Material gemäss der Erfindung ist auch für andere Zwecke anwendbar, bei welchen es darauf ankommt, dass auch bei Temperaturschwankungen die Abmessungen unverändert bleiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Widerstandskörper, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Mischung von pulveri- siertem Polytetrafluoräthylen und von gepulvertem Lithiumaluminiumsilikat mit negativem Wärmeaus- dehnungskoeffizienten besteht, wobei der Gehalt an Silikat genügend gross ist, um im besagten'Körperden
Einfluss des positiven Wärmeausdehnungkoeffizienten des Polytetrafluoräthylens praktisch aufzuheben.