CH237262A - Elektrischer Widerstand. - Google Patents

Description

  Elektrischer Widerstand.    Zur Herstellung     elektrischer        Widerstände     mit negativem Temperaturkoeffizienten sind  mehrere Kombinationen von     Fe30,    mit Dop  peloxyden, die     ähnlich    wie     Fe304        Spinell-          struktur    aufweisen, vorgeschlagen worden.  



  Es ist jetzt gefunden worden, dass die  Kombination     Fe0-Fe20g-Mg0-A1203    von be  sonderem     Vorteil    ist, sofern     die    Ausgangs  stoffe in eine aus einer gleichmässigen     Spi-          nellphase    bestehende Masse     übergeführt    wer  den, und zwar derart,     dass    die Masse     bei    einer  Temperatur von annähernd 500 C     nicht    mit  einer zweiten Phase übersättigt ist.

   Es ist  zu :diesem Zweck im allgemeinen erforder  lich, dass die Gesamtmenge an zweiwertigen  zu der Gesamtmenge an     dreiwertigen    Oxy  den in einem     Molekularverhältnis    steht, das  nicht oder nur wenig von 1 verschieden ist.  



  Ist diese     Bedingung    erfüllt, so wird bei       Betriebstemperaturen    über 500  C     keine    Aus  scheidung einer zweiten Phase auftreten, die  zu     unerwünschten    Veränderungen des Wi  derstandes führen würde. In bezug auf den    Bereich     unter    50<B>0</B>  C ist zu bemerken, dass  beim Widerstandswerkstoff nach der Erfin  dung die Ausscheidungsgeschwindigkeit einer       zweiten    Phase unterhalb von     50,0         C    sehr ge  ring ist.  



  Im     Zusammenhang    mit Vorstehendem  wird man bei der     Herstellung    der Wider  stände die Umstände bei der Erhitzung, das  heisst die Temperatur und den     Partialdruck     des Sauerstoffes im umgebenden Gas, zweck  mässig derart wählen, dass das für .die er  wähnte Bedingung     erforderliche        Molekular-          veThältnis        Fe0    :     Fe203    in der     Masse    erreicht  wird.

   Damit während der     nachfolgenden    Ab  kühlung dieses Verhältnis möglichst weit  gehend aufrechterhalten bleibt, kann man  schnell abkühlen unter gleichzeitiger Ver  drängung der sauerstoffhaltigen Atmosphäre  durch ein indifferentes Gas oder sowohl die  Heizung als auch die     schnelle        Auskühlung    in  einer Atmosphäre vornehmen, bei welcher der       PartialdTuck    des Sauerstoffes bei Absinken  der Temperatur abnimmt, zum Beispiel in      einem Gemisch aus Stickstoff und Wasser  dampf.  



  Der spezifische Widerstand der Wider  stände nach der Erfindung ist im wesent  lichen durch das     11ischungsverhältnis    der Be  standteile, und zwar     vorwiegend    durch den  Gehalt an Eisenoxyd in     Spinellform    bedingt.  Dieser Gehalt beträgt im allgemeinen zweck  Erzielung praktisch brauchbarer     ,Werte    des  spezifischen Widerstandes weniger als  50     Mol        %.     



  Der Widerstand nach der Erfindung hat  den Vorteil, dass bei höherer Belastung keine  chemischen Umwandlungen (zum Beispiel  Abspaltung von Sauerstoff bei Belastung im  Vakuum oder in einem indifferenten Gas.  Oxydierung unter Wirkung des     Luftsauer-          stoffes)    stattfinden, in deren Folge der Wi  derstandswert sieh ändern würde.

   Diese vor  teilhafte Eigenschaft steht offenbar     finit    dem  Vorhandensein des     l1agnesiaspinell.s    im Zu  sammenhang, der an sich nicht     oxy        dierbar     oder reduzierbar ist und einen so hohen  Schmelzpunkt besitzt, dass bei hohen     Tem-          peraturen    die     Diffusions-    und die Reaktions  geschwindigkeit des Mischkristalls mit       Fe0        -I-        Fe#!03    gering ist.  



  Wegen des besonderen, beschränkten     Zii-          fiammensetzungsbereiches    des     quaternären     Systems     11,0-Al_03-Fe0-Fe.03    nach der Er  findung erzielt man ferner, wie bereit: ange  deutet, den Vorteil, dass auch nicht     bei    hohen       Belastungstemperaturen    der Widerstand eine  Veränderung erfährt, die durch eine sonst  erfolgende Ausscheidung einer zweiten Phase       bedingt    sein könnte.  



  Ausserdem ist der Temperaturkoeffizient  des Widerstandes nach der Erfindung für       einen        gegebenenWert    des     spezifischenl@Tider-          standes    besonders stark negativ.  



  Der Schmelzpunkt der     'lasse    kann bei  gleichem Widerstandswert in Abhängigkeit  von der Zusammensetzung noch etwas schwan  ken. Die höchstschmelzenden und chemisch.  beständigsten Massen     ergeben    sich, wenn das       14tolekularverhältnis        141g0    : A10., in der  Nähe von 1 liegt.

   In diesem Falle ist es  erforderlich, auch ein     Molekularverhältiiis            Fe0    :     Fe@03    in der Nähe von 1     anzustreben.          Schwankunbcn    im     Partialdruck    des Sauer  stoffes in der Atmosphäre, wie sie bei der  Herstellung auftreten können, ergeben bei  auf diese     Weise    zusammengesetzten Nas  sen nur geringe Verschiedenheiten in dein  Wert des spezifischen     Widerstandes,    was  sich     techniseli    in dem Vorteil einer     grossen          Reproduzierbarkeit    auswirkt.  



  Da das Verhältnis     Fe0    :     Fez0,    durch  die     Walil    der Gasatmosphäre und der     Erhit-          zungstemperatur    geregelt werden kann, kön  nen als Ausgangsstoffe für die     1Viderstrqnde     gemäss der Erfindung alle Formen des Eisen  oxyds und gegebenenfalls auch Eisenpulver       verwendet    werden. Das     11g0        +    A10., kann  ganz oder     teilweise    als     Magnesiaspinell        an-          gewendet.    werden.

   Auch können die betreffen  den Oxyde zu einem kleinen Teile von andern  Oxyden isomorph ersetzt werden. Falls ein       Ausgangsgemisch    bei sehr hoher Temperatur  sintert, kann es zum Beispiel aus     Herstel-          lungsgriinclen        erw        üns-clit    sein, eine geringe  Menge eines die     Sinterung    begünstigenden  Mittels anzuwenden.  



  Die Widerstände nach der     Erfindurng     können     zum    Beispiel zum Beseitigen von       Spannung,stössen    und als     Ausgleiehwider-          stände    Anwendung finden.  



  Die Erfindung     ist    nachstehend an Hand       zweier    Ausführungsbeispiele näher erläutert.    <I>Beispiel 1:</I>    Auf rund 1000  C     geglühtes        141g0    und       AL;O,    in     einem        Molekularverhältnis    1:1  werden mit     Fe",0"    in einer eisernen     Kugel-          inülile    mit Wasser gemahlen.

   Die Zusammen  setzung des     Ausgangsgemisches    ist dabei der  art gewählt worden, dass sich eine Masse er  gibt, bei der das Verhältnis zwischen der An  zahl von     Grammolekülen        Mg0        -!-        A1=03    (be  rechnet als     Mo-A1,0,)    und der Anzahl von  Grammolekülen Eisenoxyds     (berechnet    als       Fe.,0,)        21/-,    beträgt.

   _Die     Masse    wird sodann  durch Zusatz eines organischen Bindemittels  in Form von     Stübchen    von 7 mm Durchmes  cer und 8 mm Länge gepresst und während  <B>30</B> -Minuten auf 1570  C in einer     Atmosphäre         von durch     Wasser    von 40  C geführtem Stick  stoff erhitzt. Die Erhitzung wird in einem  elektrischen Ofen in einem     Schiffchen    aus       Thoriumoxyd    durchgeführt, welcher Werk  steif nicht merklich mit dem Widerstands  stoff reagiert. Nachher wird in der Weise  schnell abgekühlt, dass das Schiffchen in  einen kalten Teil des Ofens geschoben     wird.     



  Der     Widerstandswert    bei Zimmertempe  ratur eines so erhaltenen     Stäbehens    beträgt  2500     ,n.    Bei Belastung mit 100     mA    eines  solchen     Widerstandstäbchens,    das mit Nickel  zuleitungsdrähten von 0,5 mm Stärke ver  sehen ist, ist die     Spannung    über dem Wider  stand 13 V (Widerstand     130,        SZ).    Infolge Be  lastung mit 6 V steigt die Temperatur in der       Mitte    des     Stäb:

  chens    bis auf annähernd  500  C, während der Widerstandswert bis zu  13<B>2</B>     abnimmt.    Bei dieser sehr     hallen    Be  lastung in     Luft    während 24 Stunden bleibt  der Widerstandswert bei einer     l@Zessgenauig-          kPit    von 1 %     unverändert.            Beispiel   <I>2:</I>  Die Zusammensetzung des Ausgangsge  misches ist mit Ausnahme des Verhältnisses       MgA1204    :     Fe30"    das in diesem Falle 2 : 1  ist, ganz gleich derjenigen des Beispiels 1 ge  wählt worden.

   Diese Masse wird darauf un  ter Verwendung eines organischen Bindemit  tels in Form von Röhren von 12 mm Innen  durchmessier und 16 mm Aussendurchmesser  gepresst. Diese Röhren werden in einem senk  recht angeordneten Ofen aufgehängt     und     während 30 Minuten auf 1540  C in einer  Stickstoffatmosphäre mit l /o Sauerstoff er  hitzt. Dann wird die sauerstoffhaltige Atmo  sphäre durch reinen trockenen Stickstoff ver  trieben und die Röhren werden schnell in der  Weise abgekühlt, dass man sie nach     rund       30 Sekunden in einen     kalten    Teil des Ofens  fallen lässt.

   Nach Innen- und Aussenversilbe  rung und Zerlegung der Röhre in Stücke von  40 mm Länge erhält man Widerstände von  einem Werte von 10     ,S2    bei     30     C und von  1,8     ,SZ    bei 100  C.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCIIE : I. Elektrischer Widerstand mit negati vem Temperaturkoeffizienten, der Fe0, Fe203, Mgo und A1,03 enthält und aus einer homogenen Spinellphase besteht, die bei einer Temperatur von rund 500 C nicht mit einer zweiten Phase übersättigt ist.

   II. Verfahren zur Herstellung eines Wi derstandes nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bildung einer aus Fe0, Fe,03, MgO und A1,03 zusammen gesetzten Spinellphase erforderlichen Stoffe in fein zerteilten Zustand gebracht, innig ge mischt, sodann geformt werden, worauf der Formkörper bei einer solchen Temperatur und einem solchen Partialdruck des Sauer stoffes der umgebenden Atmosphäre erhitzt und derart ausgekühlt wird,

   dass die Gesamt menge der zweiwertigen zu der Gesamtmenge der dreiwertigen Oxyde in einem Molekular verhältnis steht, das s o wenig von 1 verschie den ist, dass die homogene Spinellphase, die entsteht, bei .einer Temperatur von rund 500 C nicht mit einer zweiten Phase über sättigt ist. UNTERANSPRUCH: Widerstand nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das MolekulaTver- hä,ltnis Mg0 : A1,03 mindestens annähernd gleich 1 ist.