Verfahren zur Herstellung von Anschlüssen an einem elektrischen Widerstandselement Bei bekannten elektrischen Widerstandselementen aus einem Material, das in mechanischer Hinsicht Glas und Keramik ähnelt, das heisst das bei Zimmer temperatur keine verbleibende Formveränderung bei kurzzeitiger elektrischer Belastung zulässt, liegen ge wisse Schwierigkeiten vor, befriedigende Anschlüsse für die elektrischen Zuleitungen zu bilden. Ein Bei spiel eines solchen Widerstandsmaterials ist Molyb- dändisilizid, MoSi2, das in den letzten Jahren immer mehr in den Vordergrund trat, wenn es darum ging, hohe Temperaturen, vor allem in öfen, zu errei chen.
Auf Grund der Härte des Materials ist es schwer, an den Anschlussstellen eine ausreichend grosse Kon taktfläche - zwischen dem Element selbst und den mechanisch befestigten Anschlusseinrichtungen (nor malerweise Klemmen) zu erhalten. Wie fein die Kon taktflächen des Widerstandselementes und der An schlusseinrichtungen auch bearbeitet werden, so wer den sich die Kontaktflächen nur punktweise berühren. Dies verursacht eine Stromkonzentration mit dar aus folgender lokaler Erhitzung, die zu einer Riss- bildung in dem spröden Widerstandsmaterial führen kann.
Die lokale Erhitzung kann ferner, wenn Anschlussorgane aus beispielsweise Aluminium, Stahl, Nickel oder dergleichen verwendet werden, eine Re aktion zwischen dem Material der Anschlussorgane und dem Widerstandsmaterial, wie z. B. Molybdän- disilizid hervorrufen. Auch dieses kann eine Riss- bildung und schlimmstenfalls völligen Zerfall des Widerstandsmaterials an den Anschlussstellen ver ursachen.
Die Anschlussorgane an die Widerstandselemente zu löten, hat sich nicht als eine befriedigende Lö sung erwiesen, obwohl ein Löten an sich den Vor teil eines guten Anhaftens aufweist. Die Schrump fung, die beim Abkühlen des Lötmittels zwang- läufig entsteht, verursacht nämlich gerade auf Grund des guten Anhaftens schädliche Spannungen in dem spröden Widerstandsmaterial mit daraus folgender Bruchgefahr.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstel lung von Anschlüssen an einem elektrischen Wider standselement, das in der Hauptsache aus MoSi2 besteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Metall schicht auf die durch Schleifen zylindrisch gemach ten und anschliessend einer Sandstrahlbehandlung unterworfenen Anschlussenden aufgespritzt wird und hernach die Schicht durch Drehen oder Schleifen zylindrisch gemacht wird, zum Zwecke, eine An schlussklemme aufzunehmen.
Diese Schicht, die vorteilhaft so stark sein muss, dass sie mechanisch bearbeitet werden kann, hat beim Auftragen eine erheblich niedrigere Tempera tur als das Lötmittel beim Löten und verursacht damit erheblich geringere Spannungen auf dem unterliegenden Widerstandsmaterial. Diese Spannun gen werden dadurch ferner reduziert, dass eine gewisse Gleitung, obwohl mikroskopischer Grössenordnung, in der Scheidefläche zwischen der aufgetragenen Schicht und dem Element erfolgen kann.
Da die Anschlussklemme auf der aufgetragenen Schicht befestigt ist, erhält man eine erheblich bessere Anpassung als früher, wenn die Anschlussorgane un mittelbar auf dem harten Widerstandsmaterial an lagen.
Die aufgespritzte Schicht kann aus Aluminium, Kupfer, Silber oder einem anderen zu Kontakt organen geeigneten Metall bestehen. Es ist zweck mässig, dass das Material bereits bei Zimmertempera tur verhältnismässig weich ist, so dass beim Befesti- den loser Anschlussorgane, z. B. durch Klemmver bände, an der aufgespritzten Schicht eine gewisse Oberflächenverformung derselben. erfolgt und auch in diesen Fällen eine grosse Kontaktfläche erhalten wird.
Es ist zu bemerken, dass das fragliche Wider standsmaterial Molybdändisilizid dazu neigt, sich bei Temperaturen zwischen 300 und 700 C durch interkristallinische Oxydation aufzulösen. Es muss deshalb gegen Angriffe von dem Sauerstoff der um gebenden Luft geschützt werden. Das Widerstands element soll daher zweckmässig mit einer Schutz schicht versehen werden, bevor die Anschlussorgane an den Enden desselben, wie oben angeführt, an gebracht werden. Diese Schicht kann z. B. aus Oxyden, wie B203 und A1203 oder Silikat, wie Mullit (3A1203. Si02) bestehen.
Man hat gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, ein Hochtemperatur email zu verwenden, das aus einem beständigen Glas, beispielsweise Borosilikat, mit einem darin aufgeschlämmten feinkörnigen feuerbeständigen Oxyd, z. B. Chromoxyd, Cr2O3, besteht.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbei spiele der Erfindung erläutert.
Ein Widerstandselement 1 in Fig. la ist am An schlussende 2 gemäss Fig. 1 b abgeschliffen und dann einer Sandstrahlbehandlung unterworfen worden, wo nach eine Schicht 3, Fig. 1c, von beispielsweise Alu minium durch Heizspritzen aufgetragen wird. Das derart belegte Ende ist dann gemäss Fig. 1d durch Drehen eben gemacht, um am Ende ein Anschluss- organ, beispielsweise in der Form einer Klemme nach Fig. 4 aufzunehmen.
Fig. 5 zeigt ein Widerstandselement 1 mit An schlussorganen in der Form von an den Enden des Elementes angebrachten Klemmen 13. Die Klemmen 13 sind an dem Element mit Bolzen 14 befestigt, die gleichzeitig die Anschlussbleche 9 an den Klem men befestigen.
Method for making connections to an electrical resistance element In known electrical resistance elements made of a material that is mechanically similar to glass and ceramic, that is to say that at room temperature no remaining change in shape under short-term electrical load, there are certain difficulties in finding satisfactory connections for to form the electrical leads. One example of such a resistance material is molybdenum disilicide, MoSi2, which has come to the fore in recent years when it comes to reaching high temperatures, especially in ovens.
Due to the hardness of the material, it is difficult to obtain a sufficiently large contact surface at the connection points - between the element itself and the mechanically attached connection devices (usually terminals). No matter how finely the contact surfaces of the resistance element and the connection devices are processed, the contact surfaces only touch one another at points. This causes a current concentration with consequent local heating, which can lead to the formation of cracks in the brittle resistor material.
The local heating can also, if connection elements made of, for example, aluminum, steel, nickel or the like are used, a Re action between the material of the connection elements and the resistance material, such as. B. cause molybdenum disilicide. This, too, can cause cracking and, in the worst case, complete disintegration of the resistor material at the connection points.
Soldering the connecting members to the resistance elements has not proven to be a satisfactory solution, although soldering itself has the advantage of good adhesion. The shrinkage, which inevitably occurs when the solder cools down, causes damaging stresses in the brittle resistor material with the consequent risk of breakage precisely because of the good adhesion.
The method according to the invention for the production of connections to an electrical resistance element, which consists mainly of MoSi2, is characterized in that a metal layer is sprayed onto the connection ends made cylindrical by grinding and then subjected to a sandblasting treatment, and then the layer is applied through Turning or grinding is made cylindrical for the purpose of receiving a connection terminal.
This layer, which advantageously has to be so thick that it can be mechanically processed, has a considerably lower temperature when applied than the solder during soldering and thus causes considerably lower stresses on the underlying resistor material. These stresses are further reduced by the fact that a certain amount of sliding, although of a microscopic order of magnitude, can occur in the cutting surface between the applied layer and the element.
Since the connection terminal is attached to the applied layer, a considerably better adaptation is obtained than before if the connection elements were directly on the hard resistor material.
The sprayed-on layer can consist of aluminum, copper, silver or another metal suitable for contact organs. It is advisable that the material is relatively soft even at room temperature, so that loose connecting elements, e.g. B. by Klemmver bands, a certain surface deformation of the same on the sprayed layer. takes place and also in these cases a large contact area is obtained.
It should be noted that the resistor material in question, molybdenum disilicide, tends to dissolve at temperatures between 300 and 700 C by means of intergranular oxidation. It must therefore be protected against attacks from the oxygen in the surrounding air. The resistance element should therefore expediently be provided with a protective layer before the connecting elements are brought to the ends of the same, as stated above. This layer can e.g. B. of oxides such as B203 and A1203 or silicate such as mullite (3A1203. Si02).
It has been found that it is particularly advantageous to use a high-temperature email made of a resistant glass, for example borosilicate, with a fine-grained fire-resistant oxide suspended therein, e.g. B. chromium oxide, Cr2O3.
With reference to the drawing Ausführungsbei games of the invention are explained.
A resistance element 1 in Fig. La is ground at the connection end 2 according to Fig. 1b and then subjected to a sandblasting treatment, where after a layer 3, Fig. 1c, for example aluminum is applied by heat spraying. The end so occupied is then made flat by turning according to FIG. 1d in order to receive a connecting element at the end, for example in the form of a clamp according to FIG.
Fig. 5 shows a resistance element 1 with connection organs in the form of attached to the ends of the element clamps 13. The clamps 13 are attached to the element with bolts 14, which at the same time fasten the connecting plates 9 to the Klem men.