Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern. Zur Gleichrichtung kleiner Ströme wer den bekanntlich Trockengleichrichter verwen det, deren Scheiben entsprechend dem kleinen Strom auch nur einen geringen Durchmesser haben. Sobald der Durchmesser aber gerin ger ist als. 1 cm, womöglich nur einige Milli meter, wird die Handhabung bei der Her stellung infolge der Kleinheit unbequem und mühevoll.
Insbesondere ist es bei der Her stellung von Selengleichrichtern schwierig, auf Scheiben so kleiner Grösse eine Selen- schiebt mit ausreichender Gleichmässigkeit aufzubringen. Gemäss der Erfindung werden daher zunächst grössere Unterlagen mit der Selenschicht versehen, und aus diesen werden die Scheiben der gewünschten kleineren Ab messungen ausgestanzt.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Scheiben der gewünschten Form und Grösse ausgestanzt, nachdem eine Schicht geschmolzenen Selens auf die Unter lage aufgebracht und abgekühlt ist, aber be- vor das Selen durch Wärmebehandlung in die leitende Form übergeführt ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die leitende Selen schicht in vielen Fällen Neigung zum Ab springen hat und daher die Beanspruchung beim Ausstanzen nicht immer aushält. Vor der Umwandlung dagegen ist sie wesentlich zäher und haftet an der Unterlage so gut, dass sie beim Stanzen nicht nennenswert be schädigt wird.
Sie springt höchstens in ganz geringer Entfernung von der Stanzstelle ab, wo sie ohnedies zur Stromführung nicht mit herangezogen zu werden pflegt.
Das Auftragen des flüssigen Selens auf die grössere Unterlage ist wesentlich einfacher und gelingt auch gleichmässiger als auf eine Scheibe von nur wenigen Millimetern Durch messer.
Die Erfahrung zeigt, dass tatsächlich derartig kleine Gleichrichterscheiben, wenn sie durch Ausstanzen vor der Umwandlung hergestellt sind, durchschnittlich eine höhere Sperrspannung haben, als wenn die flüssige Selenschieht auf die kleinen Scheiben einzeln aufgebracht worden ist. Aller Wahrschein lichkeit nach beruht dies auf der grösseren Gleichmässiglzeit und besseren Beschaffen heit der auf die grössere Unterlage auf gebrachten Selenschicht.
Das Auftragen der flüssigen Selensehicht auf grössere Metallunterlagen hat sowohl, wenn es maschinell geschieht, aber auch besonders bei Handarbeit so grosse Vorteile. dass das Verfahren gemäss der Erfindung auch bei der Herstellung grösserer Scheiben noch wirtschaftlich überlegen ist, sowohl was die Herstellungskosten. als auch in vie len Fällen die Güte der hergestellten Gleich richter anbelangt.
An Hand von Fig. 1 wird im nach folgenden ein Ausführungsbeispiel des Ver fahrens erläutert. Auf eine Aluminium scheibe 1, die beispielsweise einen Durch messer von 100 mm haben kann und durch ein Sandstrahlgebläse von Oxyd befreit und aufgerauht ist. ist geschmolzenes Selen auf gebracht und zweckmässigerweise unter einer Presse abgekühlt und erstarrt. Darauf wer den die Scheiben ? aus der Scheibe 1 heraus gestanzt. Sie haben bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von etwa 20 mm. Das Ausstanzen kann nach einander oder durch eine geeignete Presse gleichzeitig geschehen. Aus jeder einzelnen der Scheiben 2 kann dann in der Mitte eine noch kleinere Scheibe 3 ausgestanzt werden.
Die dadurch hergestellten Löcher in den Scheiben \? sollen das nachträgliche Auf reihen dieser Scheiben auf einen Bolzen er möglichen, wie es bei der Herstellung von Gleiehrichtersäulen üblich ist. Die heraus gestanzten Teile 3 brauchen aber nicht als Abfall behandelt zu werden, sondern können ebenso wie die Scheiben 2 zu Gleichrichter- scheiben weiter verarbeitet werden, da Sehei ben derartigen Durchmessers, z. B. von 3.5 oder 7 mm, vielfach benötigt werden. Auch diejenigen Teile der Scheibe 1, die nach Aus stanzen der Scheiben 2 zurückbleiben, kön nen zum Herausstanzen kleiner Gleichrichter Tabletten 9 noch ausgenutzt werden.
Diese weitgehende Ausnutzung des Materials ver ringert den Nachteil, dass nicht die ganze mit Selen bedeckte Metallunterlage nützlich -,erwertet wird, so weit, dass er kaum noch ins Gewicht fällt. Dies ist um so weniger der Fall, als auch bei der Aufbringung der Selensehieht auf Gleichrichterscheiben etwa von der Grösse der Scheiben 2 es praktisch nicht vermeidbar ist, dass flüssiges Selen über den Rand der Scheibe hinausläuft und zum Teil auch auf die Rückseite gelangt.
Das "om Rande und der Rückseite wieder ent fernte Selen ist meist verunreinigt und kann nicht ohne weiteres wieder verwendet wer den, stellt also auch Abfall dar.
Die ausgestanzten Stücke 2, 3 und 9 wer den dann in einem Ofen eine oder mehrere Stunden lang einer Temperatur von etwa 200 ausgesetzt, und der Ofen wird während dieser Zeit so weit geöffnet gehalten. dass die äussere atmosphärische Luft Zutritt hat. Nachdem darauf die Selenschicht auf Raum temperatur abgekühlt worden ist. wird sie kurze Zeit hindurch der Einwirkung von Schwefeldämpfen ausgesetzt. Dadurch ent steht auf der Selenschicht ein dünner Schleier von Schwefel, und auf diese wird eine Schicht eines leicht flüssigen Metalles auf gespritzt. Hierzu kann man mancherlei Le gierungen verwenden. Gute Ergebnisse las sen sich mit einer Legierung aus Cadmium und Wismut erzielen.
Die zum Aufspritzen verwendete Legierung muss aus reinen Kom ponenten hergestellt und vor Verunreinigung geschützt werden, wenn Gleichrichter höch ster Qualität hergestellt werden sollen.
Die so hergestellten Gleichrichterscheiben werden dann noch durch Einwirkung elek trischen Stromes formiert, indem eine Gleich spannung in der Sperrichtung angelegt wird, die eine Erwärmung der Scheiben zur Folge bat, und unter deren Wirkung der noch an fänglich in der Sperrichtung hindurch gehende Strom auf wenige Milliampere ab fällt. Die Sperrspannung, die im Anfang 5 Volt betragen kann, kann man auf 18 bis 20 Volt und je nach der Beschaffenheit der Gleichrichterscheiben noch höher ansteigen lassen. Auf diese Weise werden sowohl die Gleichrichterscheiben 2 wie die Gleichrichter scheiben 3 und 9 fertiggestellt.
Ein anderes Ausführungsbeispiel wird an Hand von Fig. 2 erläutert. Hierbei wird die Selenschicht auf ein Metallband 4 aufgetra gen. Nach der Erhärtung werden die Schei ben 5 herausgestanzt und in der oben be schriebenen Weise fertiggestellt. Für lau fende Massenherstellung ist ein laufendes Band zum Auftragen der Selensohicht beson ders geeignet. Das Band kann absatzweise weiter rücken und, während die auf ein Stück des Bandes aufgetragene Selenschicht unter der Presse erkaltet, wird das nächste Stück des Bandes mit der Selenschicht ver sehen.
Man kann das Band aber auch stetig sich bewegen lassen, wenn man die Presse so einrichtet, dass sie mit dem erkalteten Teil vorrückt und dann jedesmal wieder an den Ausgangspunkt zurückkehrt. Natürlich kön nen auch aus den Scheiben 5 kleine Gleich richtertabletten 6 gewünschter Grösse heraus gestanzt werden, ähnlich wie bei Fig. 1 be schrieben, und aus dem restlichen Teil des Bandes weitere Tabletten 9.
Besonders einfach lassen sich von einem laufenden Bande viereckige Gleichrichter scheiben abschneiden, wie in Fig. 3 ange deutet. Hier wird das Band 7 in die ein zelnen Gleichrichterelemente 8 zerschnitten. Auch diese können mit einem Loch ver sehen werden, je nachdem, ob sie am Rande oder durch einen hindurchgesteckten Dorn festgehalten werden.
Bei Beschreibung der obigen Ausfüh rungsbeispiele ist angenommen, dass die Selenschicht auf eine Aluminiumunterlage aufgebracht wird. Das Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich auch zur Herstellung von Selengleichrichtern anwenden, bei denen das Selen über einer Schicht aus einem Me- tall der Eisengruppe, aus Kupfer oder seinen Legierungen, aus Graphit oder dergleichen aufgebracht ist. Die Einzelheiten des Ver fahrens sind dann in bekannter Weise dem Material anzupassen.
Process for the manufacture of selenium rectifiers. To rectify small currents, whoever uses the known dry rectifier, the discs of which have a small diameter corresponding to the small current. As soon as the diameter is smaller than. 1 cm, possibly only a few millimeters, the handling during manufacture is uncomfortable and laborious due to the small size.
In particular, in the manufacture of selenium rectifiers, it is difficult to apply a selenium slide with sufficient uniformity to wafers of such small size. According to the invention, therefore, larger documents are first provided with the selenium layer, and the discs of the desired smaller dimensions are punched out of these.
According to one embodiment of the invention, disks of the desired shape and size are punched out after a layer of melted selenium has been applied to the substrate and cooled, but before the selenium has been converted into the conductive shape by heat treatment. It has been shown that the conductive selenium layer has a tendency to jump off in many cases and therefore does not always withstand the stresses when punching out. Before conversion, however, it is much tougher and adheres so well to the base that it is not significantly damaged during punching.
At most, it jumps off at a very short distance from the punching point, where it is not usually used to conduct electricity anyway.
The application of the liquid selenium to the larger surface is much easier and more even than to a disc of only a few millimeters in diameter.
Experience shows that such small rectifier disks, if they are produced by stamping out before conversion, have a higher reverse voltage on average than if the liquid selenium was applied individually to the small disks. In all likelihood this is due to the greater uniformity and better quality of the selenium layer applied to the larger substrate.
The application of the liquid selenium layer on larger metal surfaces has great advantages, both when it is done by machine, and especially when it is done by hand. that the method according to the invention is still economically superior even in the production of larger panes, both in terms of production costs. as well as in many cases the quality of the manufactured rectifier.
With reference to Fig. 1, an embodiment of the process will be explained in the following. On an aluminum disc 1, which can have a diameter of 100 mm, for example, and is freed of oxide and roughened by a sandblasting fan. melted selenium is applied and expediently cooled and solidified under a press. Who the discs on? punched out of disk 1. In the embodiment shown, they have a diameter of approximately 20 mm. The punching can be done one after the other or at the same time using a suitable press. An even smaller disk 3 can then be punched out of each of the disks 2 in the middle.
The holes created in the discs \? should the subsequent rows of these discs on a bolt he possible, as is common in the production of equatorial columns. The punched out parts 3 do not need to be treated as waste, but can, like the disks 2, be further processed into rectifier disks, since Sehei ben such a diameter, e.g. B. 3.5 or 7 mm, are often required. Even those parts of the disk 1 that remain after punching off the disks 2, can NEN for punching out small rectifier tablets 9 can still be used.
This extensive use of the material reduces the disadvantage that the entire metal base covered with selenium is not useful - that it is exploited to such an extent that it is hardly significant. This is all the less the case, as when the selenium layer is applied to rectifier disks roughly the size of the disks 2, it is practically unavoidable that liquid selenium runs over the edge of the disk and partly also reaches the rear.
The selenium removed from the edge and the back is mostly contaminated and cannot easily be reused, so it also represents waste.
The punched pieces 2, 3 and 9 are then exposed to a temperature of about 200 in an oven for one or more hours, and the oven is kept so wide open during this time. that the outer atmospheric air has access. After the selenium layer has been cooled to room temperature. it is exposed to sulfur vapors for a short time. This creates a thin veil of sulfur on the selenium layer, and a layer of a slightly liquid metal is sprayed onto it. Various alloys can be used for this purpose. Good results can be achieved with an alloy of cadmium and bismuth.
The alloy used for spraying must be made from pure components and protected from contamination if the highest quality rectifiers are to be produced.
The rectifier disks produced in this way are then formed by the action of electrical current by applying a direct voltage in the reverse direction, which caused the disks to heat up, and under the effect of this, the current passing through in the reverse direction to a few milliamperes falls off. The reverse voltage, which can be 5 volts at the beginning, can be increased to 18 to 20 volts and, depending on the nature of the rectifier disks, even higher. In this way, both the rectifier disks 2 and the rectifier disks 3 and 9 are completed.
Another exemplary embodiment is explained with reference to FIG. Here, the selenium layer is aufgetra conditions on a metal strip 4. After hardening, the discs are 5 punched out and finished in the manner described above be. A moving belt for applying the selenium layer is particularly suitable for ongoing mass production. The tape can move further step by step and while the selenium layer applied to one piece of the tape cools under the press, the next piece of the tape is seen with the selenium layer.
But you can also let the belt move steadily if you set up the press so that it advances with the cooled part and then returns to the starting point each time. Of course, small rectifier tablets 6 of the desired size can also be punched out of the disks 5, similar to the one described in FIG. 1, and further tablets 9 from the remaining part of the band.
It is particularly easy to cut off square rectifier slices from a running band, as indicated in FIG. 3. Here the tape 7 is cut into the individual rectifier elements 8. These can also be seen with a hole, depending on whether they are held on the edge or through a mandrel inserted through them.
In the description of the above exemplary embodiments, it is assumed that the selenium layer is applied to an aluminum base. The method according to the invention can also be used for the production of selenium rectifiers in which the selenium is applied over a layer made of a metal of the iron group, of copper or its alloys, of graphite or the like. The details of the process are then to be adapted to the material in a known manner.