DE102020118371A1

DE102020118371A1 - Mehrlagige Ringelektrode mit mehreren Öffnungen

Info

Publication number: DE102020118371A1
Application number: DE102020118371.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Jung; Bernd Spaniol
Original assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2022-01-13
Also published as: US11617883B2; US20220008717A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Ringelektrode (10), umfassend die folgenden Schritte:(a) Bereitstellen eines Außenelements (11), welches ein Außenrohr (12) umfasst; (b) Bereitstellen eines ersten Innenelements (13), welches ein erstes Innenrohr (14) mit einem ersten Kern (15) aus einem Opfermaterial umfasst, wobei ein Material des Außenelements (11) und ein Material des ersten Innenelements (13) eine zueinander ähnliche Mikrostruktur aufweisen; (c) Bereitstellen eines zweiten Innenelements (16), welches einen zweiten Kern (17) aus einem Opfermaterial umfasst; (d) Bilden eines Verbundrohres durch Anordnen des ersten Innenelements (13) und des zweiten Innenelements (16) innerhalb des Außenelements (11), wobei das erste Innenelement (13) und das zweite Innenelement (16) exzentrisch zueinander angeordnet sind; (e) Ziehen des Verbundrohres in eine Längsrichtung des Verbundrohres, wobei das Material des Außenelements (11) und das Material des ersten Innenelements (13) eine zueinander ähnliche Mikrostruktur beibehalten; (f) Abtrennen einer Verbundrohrscheibe von dem Verbundrohr; (g) Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns (15); und (h) Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns (17), um eine Kontaktierungsöffnung (2) in der Ringelektrode (10) zu erhalten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Ringelektrode, eine entsprechende Ringelektrode, ein Elektrodensystem umfassend eine solche Ringelektrode und eine Verwendung dieser Ringelektrode oder dieses Elektrodensystems in einem Herzschrittmacher und/oder zur Neurostimulation. Die Ringelektrode ist generell zum Einsatz als oder in einer aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtung gedacht, kann aber auch anderweitig verwendet werden. Sie kann zur Signalerfassung und/oder zur Stimulation verwendet werden.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die typischerweise sehr kleine Bauteilgröße einer Ringelektrode für eine aktive implantierbare medizinische Vorrichtung und die noch kleineren Abmessungen ihrer Teilmerkmale erfordern sehr teure und aufwändige Herstellungsanlagen und Herstellungsverfahren mit vielen einzelnen Arbeitsschritten. Konventionell werden Ringelektroden durch zerspanende Bearbeitung wie Drehen aus einem Stabmaterial hergestellt und das überschüssige Material im Inneren des Rings zum Beispiel durch Funkenerosion ausgeräumt. Die Ringelektroden werden häufig aus Edelmetall, wie zum Beispiel aus Platinlegierungen gefertigt, sodass die zerspanende Bearbeitung und das Ausräumen des überschüssigen Materials zu erheblichen Edelmetallverlusten und Kostennachteilen führen. Ringelektroden können auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden. In diesem Fall besteht häufig das Problem, diese Teile dauerhaft und fest miteinander zu verbinden, sodass die Ringelektrode auch andauernder und/oder häufiger Belastung, beispielsweise durch Einwirkung von Kraft oder Wärme, widerstehen kann. Im Falle mehrlagiger Ringelektroden können sich beispielsweise durch mechanische und/oder thermische Belastung die einzelnen Lagen voneinander lösen, was auch als Delamination bezeichnet wird.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eines oder mehrere der oben geschilderten und weitere Probleme des Stands der Technik zu lösen. Beispielsweise ermöglicht die Erfindung eine einfache und kostengünstige Herstellung von Ringelektroden mit mehreren Öffnungen. Weiterhin liefert die vorliegende Erfindung mehrlumige Ringelektroden mit verbesserter Stabilität, insbesondere Widerstandsfähigkeit gegenüber Delamination.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen, insbesondere denjenigen, die in den Patentansprüchen beschrieben sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend beschrieben.

1. Herstellungsverfahren für eine Ringelektrode, umfassend die folgenden Schritte:
1. (a) Bereitstellen eines Außenelements, welches ein Außenrohr umfasst,
2. (b) Bereitstellen eines ersten Innenelements, welches ein erstes Innenrohr mit einem ersten Kern aus einem Opfermaterial umfasst, wobei ein Material des ersten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs aufweist,
3. (c) Bereitstellen eines zweiten Innenelements, welches einen zweiten Kern aus einem Opfermaterial umfasst,
4. (d) Bilden eines Verbundrohres durch Anordnen des ersten Innenelements und des zweiten Innenelements innerhalb des Außenelements, wobei das erste Innenelement und das zweite Innenelement exzentrisch zueinander angeordnet sind,
5. (e) Ziehen des Verbundrohres in eine Längsrichtung des Verbundrohres,
6. (f) Abtrennen einer Verbundrohrscheibe von dem Verbundrohr,
7. (g) Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns, und
8. (h) Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns, um eine Kontaktierungsöffnung in der Ringelektrode zu erhalten.
2. Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 1, wobei die mittlere Kristallkorngröße des Außenrohrs größer oder gleich der mittleren Kristallkorngröße des ersten Innenrohrs ist.
3. Herstellungsverfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei der Durchmesser des ersten Innenelements größer ist als der Durchmesser des zweiten Innenelements.
4. Herstellungsverfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das zweite Innenelement ein zweites Innenrohr umfasst, welches den zweiten Kern umgibt, wobei das zweite Innenelement bevorzugt zwischen dem Außenelement und dem ersten Innenelement angeordnet wird.
5. Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 4, wobei das Material des zweiten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte wie das Material des Außenrohrs aufweist.
6. Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 4 oder 5, wobei ein Material des ersten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte wie das Material des zweiten Innenrohrs aufweist.
7. Herstellungsverfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei in Schritt (e) das Außenelement und das erste Innenelement und gegebenenfalls das zweite Innenrohr jeweils spaltfrei miteinander verbunden werden.
8. Herstellungsverfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das erhaltene Verbundrohr nachfolgend an Schritt (e) auf eine Temperatur von mindestens 50%, bevorzugt mindestens 60% oder 65% der Schmelztemperatur des Materials des Außenrohrs oder des ersten Innenrohrs erwärmt wird, um das Außenelement und das erste Innenelement und gegebenenfalls das zweite Innenrohr mittels Diffusion miteinander zu verbinden.
9. Herstellungsverfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen weiterhin umfassend ein erneutes Ziehen des Verbundrohres in eine Längsrichtung des Verbundrohres nachfolgend an die Erwärmung.
10. Herstellungsverfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das Außenrohr und das erste Innenrohr und gegebenenfalls das zweite Innenrohr ein Edelmetall umfassen.
11. Herstellungsverfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das Außenrohr und das erste Innenrohr und gegebenenfalls das zweite Innenrohr jeweils im Wesentlichen aus demselben Material, oder unterschiedlichen Materialien bestehen.
12. Herstellungsverfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das Opfermaterial des ersten Kerns und/oder das Opfermaterial des zweiten Kerns ein Nichtedelmetall umfassen.
13. Ringelektrode, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen.
14. Ringelektrode, umfassend ein Außenelement, ein erstes Innenelement, und ein zweites Innenelement, wobei das Außenelement ein Außenrohr umfasst, wobei das erste Innenelement und das zweite Innenelement innerhalb des Außenelements angeordnet sind und das erste Innenelement und das zweite Innenelement exzentrisch zueinander angeordnet sind, um ein Verbundrohr zu bilden, wobei das Außenelement, das erste Innenelement und das zweite Innenelement miteinander in eine Längsrichtung des Verbundrohres gezogen sind, wobei ein Material des ersten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs aufweist.
15. Ringelektrode, umfassend ein Außenelement, ein erstes Innenelement, und ein zweites Innenelement, wobei das Außenelement ein Außenrohr umfasst, wobei das erste Innenelement und das zweite Innenelement innerhalb des Außenelements angeordnet sind und das erste Innenelement und das zweite Innenelement exzentrisch zueinander angeordnet sind, um ein Verbundrohr zu bilden, wobei das Außenelement, das erste Innenelement und das zweite Innenelement miteinander in eine Längsrichtung des Verbundrohres gezogen sind, wobei ein Material des ersten Innenrohrs eine ähnliche Mikrostruktur zu einem Material des Außenrohrs aufweist.
16. Ringelektrode gemäß Ausführungsform 15, wobei ein Material des ersten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs aufweist.
17. Ringelektrode einer der Ausführungsformen 13 bis 16, wobei die mittlere Kristallkorngröße des Außenrohrs größer oder gleich der mittleren Kristallkorngröße des ersten Innenrohrs ist.
18. Elektrodensystem umfassend eine Ringelektrode nach einer der Ausführungsformen 13 bis 16 und ein Leiterelement, wobei das Leiterelement mit einer Kontaktierungsöffnung in der Ringelektrode verbunden ist.
19. Verwendung einer Ringelektrode nach einer der Ausführungsformen 13 bis 16 oder eines Elektrodensystems nach Ausführungsform 18 in einem implantierbaren medizinischen Sensor oder Stimulator.

Figurenliste
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.

1 zeigt mehrere Ausführungsformen eines Schritts des Herstellungsverfahrens für eine Ringelektrode.
2 zeigt beispielhafte Längsschnitte durch eine Ringelektrode.
3 zeigt Mikroskopieaufnahmen von Querschnitten durch Vorläufer von Ringelektroden, insbesondere deren Mikrostruktur.
4 zeigt weiteren Mikroskopieaufnahmen von Querschnitten durch Vorläufer von Ringelektroden, insbesondere die Verbindung der verschiedenen Bestandteile.
5 zeigt das Ergebnis von Quetschtests von Ringelektroden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen, deren Elemente ein bestimmtes Merkmal (z.B. ein Material) „aufweisen“, oder „umfassen“ wird grundsätzlich immer eine weitere Ausführungsform erwogen, in denen das betreffende Element allein aus dem Merkmal besteht, d.h. keine weiteren Bestandteile umfasst. Das Wort „umfassen“ oder „umfassend“ wird hierin synonym mit dem Wort „aufweisen“ oder „aufweisend“ verwendet.
Wenn in einer Ausführungsform ein Element mit dem Singular bezeichnet ist, wird ebenfalls eine Ausführungsform erwogen, bei denen mehrere dieser Elemente vorhanden sind. Die Verwendung eines Begriffs für ein Element im Plural umfasst grundsätzlich auch eine Ausführungsform, in welchem nur ein einzelnes entsprechendes Element enthalten ist.
Soweit nicht anders angegeben oder aus dem Zusammenhang eindeutig ausgeschlossen, ist es grundsätzlich möglich und wird hiermit eindeutig in Betracht gezogen, dass Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen auch in den anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen vorhanden sein können. Ebenso wird grundsätzlich erwogen, dass alle Merkmale, die hierin in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch für die hierin beschriebenen Erzeugnisse und Vorrichtungen anwendbar sind, und umgekehrt. Lediglich aus Gründen der knapperen Darstellung werden alle diese erwogenen Kombinationen nicht in allen Fällen explizit aufgeführt. Auch technische Lösungen, die zu den hierin beschriebenen Merkmalen bekanntermaßen gleichwertig sind, sollen grundsätzlich vom Umfang der Erfindung umfasst sein.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Ringelektrode, das die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Außenelements, welches ein Außenrohr umfasst,
(b) Bereitstellen eines ersten Innenelements, welches ein erstes Innenrohr mit einem ersten Kern aus einem Opfermaterial umfasst, wobei ein Material des ersten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs aufweist,
(c) Bereitstellen eines zweiten Innenelements, welches einen zweiten Kern aus einem Opfermaterial umfasst,
(d) Bilden eines Verbundrohres durch Anordnen des ersten Innenelements und des zweiten Innenelements innerhalb des Außenelements, wobei das erste Innenelement und das zweite Innenelement exzentrisch zueinander angeordnet sind,
(e) Ziehen des Verbundrohres in eine Längsrichtung des Verbundrohres,
(f) Abtrennen einer Verbundrohrscheibe von dem Verbundrohr,
(g) Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns, und
(h) Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns, um eine Kontaktierungsöffnung in der Ringelektrode zu erhalten.

Die Schritte des Verfahrens können in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden.
Wenn das erste Innenrohr eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich dem Außenrohr aufweist, kann dies die Stabilität der hergestellten Ringelektrode verbessern. Insbesondere kann eine Delamination von Außenrohr und erstem Innenrohr verhindert oder verringert werden.
In einigen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis C:D von 0,8 bis 1,0; bevorzugt von 0,9 bis 1,0; von 0,95 bis 1,0 oder von 0,99 bis 1,0, wobei C die Härte des Materials des Außenrohrs, und D die Härte des Materials des Innenrohrs ist. Die Härte nach Vickers kann gemäß den hierin nachfolgend beschriebenen Testverfahren ermittelt werden.
Ein Material des Außenelements und ein Material das ersten Innenelements können eine zueinander ähnliche Mikrostruktur aufweisen. Beispielsweise können das Material des Außenrohrs und das Material des ersten Innenrohrs eine zueinander ähnliche Mikrostruktur aufweisen. Dies bedeutet beispielsweise, dass jeweils die Kristallkörner eines Metalls bei beiden Materialien eine ähnliche Größe und/oder Form aufweisen.
In einigen Ausführungsformen ist die mittlere Kristallkorngröße des Außenrohrs größer oder gleich der mittleren Kristallkorngröße des ersten Innenrohrs. Dies kann die Stabilität der hergestellten Ringelektrode verbessern. Insbesondere kann eine Delamination von Außenrohr und erstem Innenrohr verhindert oder verringert werden.
Dies lässt sich beispielsweise durch das Verhältnis der jeweiligen mittleren Kristallkorngrößen des Außenrohrs und des ersten Innenrohrs ausdrücken:

In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis A:B von 1 bis 1,2; bevorzugt von 1,0 bis 1,1; von 1,0 bis 1,05 oder von 1,0 bis 1,01, wobei A die mittlere Kristallkorngröße des Außenrohrs ist, und B die mittlere Kristallkorngröße des ersten Innenrohrs ist. Die Korngröße kann mit den hierin nachfolgend beschriebenen Testverfahren ermittelt werden.

Das Außenrohr, das erste Innenrohr, und/oder ggf. das zweite Innenrohr können jeweils ein Metall umfassen, beispielsweise ein Edelmetall oder ein Nicht-Edelmetall. Beispiele für bevorzugte Metalle sind Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, sowie Legierungen dieser Metalle und mehrschichtige Materialsysteme.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Außenrohr, das erste Innenrohr und/oder das zweite Innenrohr eines oder mehrere der Metalle Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Fe, Au, oder eine Mischung bzw. Legierung davon. In einigen Ausführungsformen umfasst das Außenrohr, das erste Innenrohr und/oder das zweite Innenrohr eines oder mehrere der Metalle ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Fe, Au, Mo, Nb, W, Ni, Ti, MP35N, 316L, 301 und 304.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Außenrohr, das erste Innenrohr und/oder das zweite Innenrohr die Legierungen Ptlr10, Ptlr20, oder Nitinol. Das Außenrohr, das erste Innenrohr und/oder das zweite Innenrohr kann auch mehrschichtige Materialsysteme umfassen.
Bevorzugt umfasst das Außenrohr, das erste Innenrohr und/oder das zweite Innenrohr Au, Ta, Pt, Ir, Cu, Pd oder Ti. In einigen Ausführungsformen enthält das Außenrohr, das erste Innenrohr und/oder das zweite Innenrohr weniger als 3%, 2%, oder weniger als 1% Fe.
MP35 ist eine härtbare Legierung auf Nickel-Kobalt-Basis. Eine Variante von MP35 ist beschrieben in der Industrienorm ASTM F562-13. In einer Ausführungsform ist MP35 eine Legierung, die 33 bis 37% Co, 19 bis 21% Cr, 9 bis 11% Mo und 33 bis 37% Ni umfasst.
Ptlr10 ist eine Legierung aus 88 bis 92 % Platin und 8 bis 12 % Iridium.
Ptlr20 ist eine Legierung aus 78 bis 82 % Platin und 18 bis 22 % Iridium.
316L ist ein säurebeständiger, CrNiMo-Austenitstahl mit ca. 17% Cr; ca. 12% Ni und mind. 2,0 % Mo. Eine Variante von 316L ist beschrieben in der Industrienorm 10088-2. In einer Ausführungsform ist 316L eine Legierung, die 16,5 bis 18,5% Cr; 2 bis 2,5% Mo und 10 bis 13% Ni umfasst.
301 ist ein Chrom-Nickelstahl mit hoher Korrosionsbeständigkeit. Eine Variante von 301 ist beschrieben in der Industrienorm DIN 1.4310. In einer Ausführungsform ist 301 eine Legierung, die 16 bis 18% Cr, und 6 bis 8% Ni umfasst.
Nitinol ist eine Nickel-Titan-Legierung mit Formgedächtnis mit einer geordnet-kubischen Kristallstruktur und einem Nickelanteil von etwa 55%, wobei der übrige Anteil aus Titan besteht. Nitinol weist gute Eigenschaften in Bezug auf Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit auf. Soweit nicht anders angegeben, sind hierin alle Prozent-Angaben als Massenprozent (Gewichts%) zu verstehen.
Das Außenrohr, das erste Innenrohr, und/oder ggf. das zweite Innenrohr können jeweils unabhängig voneinander ein oder mehrere der oben genannten Metalle und Legierungen umfassen, oder daraus bestehen. In einer Ausführungsform umfassen das Außenrohr, das erste Innenrohr, und/oder ggf. das zweite Innenrohr dasselbe Metall oder dieselbe Legierung. In einer Ausführungsform umfassen das Außenrohr, das erste Innenrohr, und/oder ggf. das zweite Innenrohr jeweils unterschiedliche Materialien, beispielsweise unterschiedliche Metalle oder Legierungen. Beispielsweise können das Außenrohr und das erste Innenrohr jeweils ein Edelmetall umfassen; oder das Außenrohr kann ein Edelmetall umfassen, während das erste Innenrohr ein Nichtedelmetall umfasst. Wenn beispielsweise das Außenrohr und das Innenrohr aus demselben Material bestehen, ist eine besonders feste Verbindung dieser beiden Elemente erzielbar. Wenn mehrere Elemente der Ringelektrode, beispielsweise das Außenrohr und das erste Innenrohr, eine ähnliche Mikrostruktur aufweisen, lassen sich diese Elemente auch dann vergleichsweise fest miteinander verbinden, wenn sie unterschiedliche Materialien aufweisen.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Ringelektrode nicht aus dem Vollen, wie zum Beispiel aus einem Stabmaterial hergestellt wird, sondern direkt aus hohlen Rohren. Auf diese Weise kann auf eine zerspanende oder abtragende Bearbeitung der Außendurchmesser der Rohre verzichtet werden und es wird deutlich weniger Edelmetall im Inneren der Ringelektrode eingesetzt und verloren, da die Rohre keinen Edelmetallkern aufweisen, der ausgeräumt werden muss. Damit entfallen nicht nur die Kosten und der Aufwand für die zerspanende Bearbeitung und das Ausräumen, sondern auch die Kosten des Edelmetalls und der Edelmetallverluste.
Die Kontaktierungsöffnung in der Ringelektrode kann zur elektrischen und/oder zur mechanischen Kontaktierung mit einem Leiterelement dienen. Die Kontaktierungsöffnung kann damit als elektrisches Verbindungselement und/oder als mechanisches Befestigungselement für das Leiterelement dienen. Das Leiterelement kann ein Kabel oder ein Draht zur Kontaktierung der Ringelektrode mit einer medizinischen Vorrichtung, wie einem Herzschrittmacher sein.
Das Verbundrohr kann durch Einschieben des ersten Innenelements und des zweiten Innenelements in das Außenelement hergestellt werden. Dabei kann eine definierte Grenzfläche mit zum Beispiel einer definierten Materialbeschaffenheit zwischen dem Außenelement, dem ersten Innenelement und/oder dem zweiten Innenelement hergestellt werden. So kann zum Beispiel eine definierte Materialbeschaffenheit der Grenzfläche der Kontaktierungsöffnung für das Leiterelement geschaffen werden, sodass die Kontaktierung des Leiterelements an der Ringelektrode zum Beispiel durch Crimpen, Klemmen oder Einstecken besonders sicher und reproduzierbar sein kann.
Die exzentrische Anordnung des ersten Innenelements und des zweiten Innenelements zueinander kann so verstanden werden, dass die Mittelpunkte oder Schwerpunkte der beiden Innenelemente im Querschnitt nicht aufeinanderliegen. Das erste Innenelement und das zweite Innenelement sind also nicht konzentrisch angeordnet und bilden daher nicht die Form einer Zielscheibe. Das eine Innenelement kann das andere Innenelement zumindest teilweise überdecken und die beiden Innenelement liegen nebeneinander, sie weisen aber im Querschnitt keinen gemeinsamen Mittelpunkt oder Schwerpunkt auf. Auf diese Weise kann die Kontaktierungsöffnung so gebildet werden, dass sie im Querschnitt gesehen außerhalb des Mittelpunkts der Ringelektrode liegt.
Unter Ziehen oder Durchziehen kann ein Zugdruckumformen verstanden werden, bei dem ein Ausgangsdraht durch eine Ziehdüse, Ziehstein oder Matrize in mehreren Schritten auf einen reduzierten Durchmesser gebracht wird. Beim Ziehen des Verbundrohrs können die Außen- und Innenelemente aufeinander zufließen und Freiräume zwischen sich verkleinern und möglicherweise sogar schließen. Das erste Innenrohr kann zum Beispiel das zweite Innenelement so umfließen, dass das zweite Innenelemente nasenförmig in das erste Innenrohr hineinragt.
Durch das Ziehen kann zumindest teilweise ein Formschluss und/oder ein Kraftschluss zwischen den Einzelkomponenten des Verbundrohres erreicht werden, sodass eine Endgeometrie der Ringelektrode nach dem vorliegenden Herstellungsverfahren beständig ist. Das kann so verstanden werden, dass die Einzelkomponenten des Verbundrohres gegenüber durch gegenseitige mechanische Blockierung und/oder Reibung halten. Durch das Ziehen kann zumindest teilweise auch ein Stoffschluss zum Beispiel durch Kaltverschweißen der Einzelkomponenten des Verbundrohres erreicht werden. Das kann so verstanden werden, dass die Einzelkomponenten des Verbundrohres gegenüber durch chemische bzw. atomare Verbindung halten.
In einer Ausführungsform sind das Außenelement und das erste Innenelement konzentrisch zueinander angeordnet. Das kann so verstanden werden, dass die Mittelpunkte oder Schwerpunkte des Außenelements und des ersten Innenelements im Querschnitt aufeinanderliegen. Auf diese Weise kann eine zylindrische Hauptöffnung der Ringelektrode gebildet werden.
In einer Ausführungsform ist der Durchmesser des ersten Innenelements größer als der Durchmesser des zweiten Innenelements. Vorzugsweise ist der Durchmesser des ersten Innenelements mehr als doppelt so groß wie der Durchmesser des Innenelements. Weiter bevorzugt ist der Durchmesser des ersten Innenelements mehr als dreimal so groß wie der Durchmesser des zweiten Innenelements. Auf diese Weise ist die durch das erste Innenelement gebildete Hauptöffnung der Ringelektrode deutlich größer als die durch das zweite Innenelement gebildete Kontaktierungsöffnung.
In einer Ausführungsform umfasst das Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns ein Beizen oder Ätzen. In einer Ausführungsform umfasst das Entfernen des Opfermaterials des Opfermaterials des zweiten Kerns ein Beizen oder Ätzen. Das Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns und das Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns kann durch die gleiche oder eine unterschiedliche Art des Beizens oder Ätzens geschehen. Unter Beizen kann die Behandlung der Ringelektrode oder ihrer Komponenten mittels einer Beize verstanden werden. Als Beize können aggressive Chemikalien wie Säuren oder Laugen verwendet werden. Unter Ätzen kann die Abtragung von Material der Ringelektrode oder ihrer Komponenten durch Anwendung eines Ätzmittels verstanden werden. Als Ätzmittel können chemische Stoffe zur Anwendung kommen, die das zu ätzende Material in einer chemischen Reaktion verändern (meistens oxidieren) und so in Lösung bringen. Ätzmittel können Säuren oder starke Oxidantien sein. Das Beizen oder Ätzen kann durch Ultraschall, Wärme und/oder elektrischen Strom unterstützt werden.
In einer Ausführungsform geschieht das Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns mithilfe einer Säure. In einer Ausführungsform geschieht das Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns mithilfe einer Säure. In beiden Fällen kann, muss aber nicht dieselbe Säure verwendet werden. Die Säure kann Salpetersäure, Salzsäure, Wasserstoffperoxid und/oder ähnliches sein.
In einer Ausführungsform umfasst das zweite Innenelement ein zweites Innenrohr, welches den zweiten Kern umfasst. Das zweite Innenrohr kann zwischen dem Außenelement und dem ersten Innenelement angeordnet sein. Das zweite Innenrohr kann beim Ziehen des Verbundrohres in Freiräume zwischen dem Außenrohr und dem ersten Innenrohr fließen. Das zweite Innenrohr und/oder das erste Innenrohr kann weichgeglüht sein, um dieses Fließen zu begünstigen.
In einer Ausführungsform weist das Material des zweiten Innenrohrs eine ähnliche Mikrostruktur wie das Material des Außenrohrs und/oder wie das Material des ersten Innenrohrs auf.
In einer Ausführungsform weist ein Material des Außenrohrs eine ähnliche Mikrostruktur wie ein Material des zweiten Innenrohrs auf. In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis L:M von 1 bis 1,2; bevorzugt von 1,0 bis 1,1; von 1,0 bis 1,05 oder von 1,0 bis 1,01, wobei L die mittlere Kristallkorngröße des Außenrohrs ist, und M die mittlere Kristallkorngröße des zweiten Innenrohrs ist.
In einer Ausführungsform weist ein Material des ersten Innenrohrs eine ähnliche Mikrostruktur wie ein Material des zweiten Innenrohrs auf. In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis H:M von 0,8 bis 1,0; bevorzugt von 0,9 bis 1,0; von 0,95 bis 1,0 oder von 0,99 bis 1,0, wobei H die mittlere Kristallkorngröße des ersten Innenrohrs ist, und M die mittlere Kristallkorngröße des zweiten Innenrohrs ist.
In einer Ausführungsform weist ein Material des zweiten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs auf.
In einigen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis N:P von 0,8 bis 1,0; bevorzugt von 0,9 bis 1,0; von 0,95 bis 1,0 oder von 0,99 bis 1,0, wobei N die Härte des Materials des Außenrohrs, und P die Härte des Materials des zweiten Innenrohrs ist.
In einer Ausführungsform weist ein Material des ersten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des zweiten Innenrohrs auf.
In einigen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis E:P von 1 bis 1,2; bevorzugt von 1,0 bis 1,1; von 1,0 bis 1,05 oder von 1,0 bis 1,01, wobei E die Härte des Materials des ersten Innenrohrs, und P die Härte des Materials des zweiten Innenrohrs ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Außenrohr ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Innenrohr ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung. In einer Ausführungsform umfasst das optionale zweite Innenrohr ein Edelmetall oder eine Edelmetalllegierung. Das Außenrohr, das erste Innenrohr und/oder das zweite Innenrohr können aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien sein. Als Edelmetalle können Metalle verstanden werden, deren Redoxpaare ein positives Standardpotential bezüglich der Normal-Wasserstoffelektrode aufweisen. Das Edelmetall kann Platin oder ähnliches sein. In einer Ausführungsform ist ein Edelmetall ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Cu, Pt, Au und Hg. Die Edelmetalllegierung kann eine Platin-Iridium-Legierung oder ähnliches sein und insbesondere eine Ptlr10 Legierung.
In einer Ausführungsform ist das Opfermaterial des ersten Kerns gegenüber dem Material des ersten Innenrohrs unedler. In einer Ausführungsform ist das Opfermaterial des zweiten Kerns gegenüber dem Material des ersten und/oder zweiten Innenrohrs unedler. Als unedle Metalle oder Nichtedelmetalle können Metalle verstanden werden, deren Redoxpaare ein negatives Standardpotential bezüglich der Normal-Wasserstoffelektrode aufweisen.
In einer Ausführungsform umfasst der erste Kern aus Opfermaterial ein Nichtedelmetall oder eine Nichtedelmetalllegierung. In einer Ausführungsform umfasst der zweite Kern aus Opfermaterial ein Nichtedelmetall oder eine Nichtedelmetalllegierung. Als Nichtedelmetalllegierung kann eine Legierung aus einem oder mehreren Nichtedelmetallen oder unedlen Metallen verstanden werden. Das Opfermaterial des ersten Kerns und das Opfermaterial des zweiten Kerns können aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen oder dieses umfassen. Die Nichtedelmetalllegierung kann aus Kupfer, Nickel, einer Nickel-Kobalt-Basislegierung oder einem Stahl oder ähnlichem bestehen oder dieses umfassen. Für eine bessere Formstabilität der zur erzeugenden (kleineren) Öffnung kann das Opfermaterial des zweiten Kerns härter als das Opfermaterials des ersten Kerns sein. In einer Ausführungsform ist der erste Kern aus Kupfer. In einer Ausführungsform ist der zweite Kern aus einer Nickel-Kobalt-Basislegierung. Die Nickel-Kobalt-Basislegierung kann MP35N (35% Ni, 35% Co, 20% Cr und 10% Mo) oder MP35NLT sein. In einer Ausführungsform ist das Opfermaterial des ersten Kerns ausgewählt aus Cu, MP35N, Ni, Co, Ti, 316L, 301, 304, Keramik oder Kunststoff. In einer Ausführungsform ist das Opfermaterial des zweiten Kerns ausgewählt aus Cu, Ni, Co, Ti, 316L, 301, 304, Keramik oder Kunststoff.
In einer Ausführungsform umfassen das Opfermaterial des ersten Kerns und/oder das Opfermaterial des zweiten Kerns ein Nichtedelmetall. In einer Ausführungsform umfassen das Opfermaterial des ersten Kerns und/oder das Opfermaterial des zweiten Kerns ein Material ausgewählt aus der Liste bestehend aus Cu, MP35N, Ni, Co, Ti, 316L, 301, 304, Keramik und Kunststoff.
Das Außenelement, sämtliche Innenelemente und/oder sämtliche Opfermaterialien können auch aus Kunststoffen, Keramiken, Cermets und/oder mehrschichtigen Materialsystemen bestehen. Die Werkstoffpaarungen können beliebig so gewählt werden, dass das Opfermaterial gegenüber dem umgebenden Innenelement leichter entfernt werden kann.
In einer Ausführungsform umfasst das Außenelement ein Material ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb. In einer Ausführungsform umfasst das Außenrohr ein Material ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb.
In einer Ausführungsform umfasst das Außenelement ein Nichtedelmetall, beispielsweise MP35N oder eine Edelstahl-Legierung. Beispiele für Edelstahllegierungen sind 316L, 301 und 304. In einer Ausführungsform umfasst das Außenrohr ein Nichtedelmetall, beispielsweise MP35N oder eine Edelstahl-Legierung.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Innenelement ein Material ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Innenrohr ein Material ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb. In einer Ausführungsform umfasst das erste Innenelement ein Nichtedelmetall, beispielsweise MP35N oder eine Edelstahl-Legierung. In einer Ausführungsform umfasst das erste Innenrohr ein Nichtedelmetall, beispielsweise MP35N oder eine Edelstahl-Legierung.
In einer Ausführungsform umfasst das zweite Innenelement ein Material ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb.
In einer Ausführungsform umfasst das zweite Innenrohr ein Material ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb. In einer Ausführungsform umfasst das zweite Innenelement ein Nichtedelmetall, beispielsweise MP35N oder eine Edelstahl-Legierung. In einer Ausführungsform umfasst das zweite Innenrohr ein Nichtedelmetall, beispielsweise MP35N oder eine Edelstahl-Legierung.
Das Außenrohr und das erste Innenrohr und gegebenenfalls das zweite Innenrohr können jeweils im Wesentlichen aus demselben Material, oder unterschiedlichen Materialien bestehen. In einer Ausführungsform umfassen das erste Innenrohr und das zweite Innenrohr ein Material, das jeweils unabhängig ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb.
In einer Ausführungsform bestehen das erste Innenrohr und das zweite Innenrohr aus einem Material, das jeweils unabhängig ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb. In einer Ausführungsform bestehen das erste Innenrohr und das zweite Innenrohr aus demselben Material, das jeweils unabhängig ausgewählt aus der Liste bestehend aus Pt, Ir, Cu, Ta, Pd, Ti, Au, W, Mo, MP35N, 316L, 301, 304 und Nb. In einer Ausführungsform bestehen das erste Innenrohr und das zweite Innenrohr aus Pt oder einer Pt-haltigen Legierung, beispielsweise Ptlr10 oder Ptlr20. In einer Ausführungsform umfasst das Außenelement ein Edelmetall, und das erste Innenelement und/oder das zweite Innenelement umfasst ein Nichtedelmetall.
Unter Verformungsgrad oder Umformgrad kann das logarithmische Verhältnis aus der Länge einer Probe nach der Verformung zu einer Länge der Probe vor der Verformung verstanden werden.
In einer Ausführungsform geschieht das Ziehen des Verbundrohres mit einem Verformungsgrad zwischen 3 und 30 % pro einzelnem Zug und vorzugsweise mit einem Verformungsgrad zwischen 3 und 20 % pro einzelnem Zug. Im Gesamtverbund nach mehreren oder allen Zügen kann der Verformungsgrad zwischen 50% und nahezu 100% liegen.
In einer Ausführungsform wird das Außenrohr und/oder eines oder sämtliche der Innenrohre vor dem Ziehen weichgeglüht, um ein Fließen der Einzelrohre in Freiräume zwischen den Einzelrohren zu begünstigen.
In einer Ausführungsform wird das Außenrohr und/oder eines oder sämtliche der Innenrohre vor dem Ziehen weichgeglüht, um ein Fließen der Einzelrohre in Freiräume zwischen den Einzelrohren zu begünstigen.
In einer Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren nach dem Entfernen der Opfermaterialien ein Schneiden des Verbundrohres in Ringe. Das Schneiden kann berührungslos geschehen, zum Beispiel durch Drahterodieren. Zum Schneiden kann das Verbundrohr mit einer Klemmvorrichtung fixiert und zum Beispiel auf einer Leiste befestigt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren nach dem Entfernen der Opfermaterialien und entweder vor oder nach dem Schneiden des Verbundrohres in Ringe eine weitere Bearbeitung, die in einem Längsschnitt durch die Ringelektrode gesehen das zweite Innenelement gegenüber dem Außenelement und/oder dem ersten Innenelement in der Länge reduziert, sodass sich das zweite Innenelement in dem Längsschnitt nicht entlang der gesamten Länge des Außenelements und/oder des ersten Innenelements erstreckt. In anderen Worten, das zweite Innenelement bzw. die Kontaktierungsöffnung bildet mindestens eine Stufe in der Ringelektrode. Dies kann durch eine mechanische Bearbeitung und/oder ein Erodierverfahren geschehen.
In einer Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren vor der Entfernung der Opfermaterialien keine Wärmebehandlung und insbesondere kein Rekristallisationsglühen. Dies hat den Vorteil, dass eine Diffusion zwischen Opfermaterialien und Innenelementen vermieden werden kann. Unter Rekristallisationsglühen kann ein Glühen ohne Phasenänderung bei einer Temperatur im Rekristallisationsbereich nach einer Kaltumformung, wie zum Beispiel dem Ziehen, verstanden werden. Nach dem Entfernen der Opfermaterialien kann eine Wärmebehandlung und insbesondere ein Rekristallisationsglühen vorgesehen werden, um zum Beispiel die Duktilität der Ringelektrode zu erhöhen.
Das Außenelement und sämtliche Innenelemente können im Querschnitt beliebige Formen aufweisen und insbesondere kreisrund, oval, elliptisch, halbkreisförmig, aber auch quadratisch, rechteckig, mehreckig und ähnliches sein. Das Außenelement und sämtliche Innenelemente können voneinander unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Vorzugsweise sind das Außenelement und sämtliche Innenelemente im Querschnitt kreisrund.
In einer Ausführungsform ist das Außenrohr und/oder eines oder sämtliche der Innenrohre ein Profilrohr. Als Profilrohr kann ein Rohr verstanden werden, welches im Querschnitt eine nicht kreisrunde Form aufweist, wie zum Beispiel eine im Querschnitt quadratische, rechteckige, halbrunde oder bogenförmige Form. In einer Ausführungsform ist das erste Innenrohr ein Profilrohr. Das Innenohr kann dabei größtenteils kreisrund sein, aber an mindestens einer Stelle eine bogenförmige Ausbuchtung aufweisen, die gestaltet ist, um das zweite Innenelement aufzunehmen. Das Profilrohr kann auch an einer weiteren Stelle eine bogenförmige Ausbuchtung für ein weiteres Innenelement aufweisen. Die Ausbuchtung des Profilrohres kann auch trapezförmig sein.
Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren können beliebige Anzahlen und Anordnungen von Öffnungen in einer Ringelektrode erzeugt werden. Durch das Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns kann eine Durchgangsöffnung in der Ringelektrode erzeugt werden. Durch das Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns kann eine Kontaktierungsöffnung zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung erzeugt werden. Durch das Entfernen eines Opfermaterials eines optionalen dritten Kerns kann eine weitere Öffnung in der Ringelektrode erzeugt werden. In einer Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren dafür weiterhin die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines dritten Innenelements, welches einen dritten Kern aus einem Opfermaterial umfasst,
• Bilden des Verbundrohres durch Anordnen des dritten Innenelements innerhalb des Außenelements, wobei die ersten, zweiten und dritten Innenelemente exzentrisch zueinander angeordnet sind, und
• Entfernen des Opfermaterials des dritten Kerns.

Das dritte Innenelement kann ein drittes Innenrohr aufweisen, welches den dritten Kern aus Opfermaterial umfasst. Das Opfermaterial des dritten Kerns kann wie oben beschrieben durch Beizen oder Ätzen entfernt werden. Die durch das Entfernen des dritten Kerns geschaffene weitere Öffnung der Ringelektrode kann gegenüber der durch Entfernen des zweiten Kerns geschaffene Kontaktierungsöffnung am Außenumfang des ersten Innenrohrs angeordnet sein. Die durch das Entfernen des ersten Kerns geschaffene Durchgangsöffnung der Ringelektrode kann apfelförmig ausgebildet sein, sodass die Kontaktierungsöffnung und die weitere Öffnung jeweils in den gegenüberliegenden Ausbuchtungen der apfelförmigen Durchgangsöffnung am Außenumfang der Kontaktierungsöffnung angeordnet sein können.
Das Material des dritten Innenrohrs weist bevorzugt eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs und/oder gleiche oder geringere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des ersten Innenrohrs auf. Besonders bevorzugt weist das Material des dritten Innenrohrs eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs und eine gleiche oder geringere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des ersten Innenrohrs auf.
Das Material des dritten Innenrohrs kann eine ähnliche Mikrostruktur besitzen wie das Material des Außenrohrs, das Material des ersten Innenrohrs, und/oder das Material des zweiten Innenrohrs.
In entsprechender Weise können weitere Innenelemente, welche jeweils ein weiteres Innenrohr und einen weiteren Kern aus Opfermaterial umfassen, verwendet werden, um weitere Kontaktierungsöffnungen herzustellen.
In einer Ausführungsform wird das erhaltene Verbundrohr nachfolgend an Schritt (e) erwärmt, um das Außenelement und das erste Innenelement und gegebenenfalls das zweite Innenrohr mittels Diffusion miteinander zu verbinden.
In einer Ausführungsform wird das Verbundrohr nachfolgend an Schritt (e) auf eine Temperatur von mindestens 50%, bevorzugt mindestens 60% oder 65% der Schmelztemperatur des Materials des Außenrohrs oder des ersten Innenrohrs erwärmt, um das Außenelement und das erste Innenelement und gegebenenfalls das zweite Innenrohr mittels Diffusion miteinander zu verbinden. Die Schmelztemperatur, auch als Schmelzpunkt bezeichnet, eines Materials kann entweder aus der Literatur bezogen, oder mit einfachen Versuchen bestimmt werden. Der Schmelzpunkt kann mithilfe von DSC-Kalorimetrie bestimmt werden. Ein geeignetes Gerät zur Bestimmung ist das DSC 204 F1 Phoenix von Nietzsch, Selb, Deutschland. Die hierin beschriebene Temperatur wird in Kelvin gemessen. Hat das Material des Außenrohrs beispielsweise einen Schmelzpunkt von 1500 K, so beträgt eine Temperatur von 50 % der Schmelztemperatur in diesem Fall 750 K. Demnach könnte man das Verbundrohr in diesem Fall auf eine Temperatur von mindestens 750 K erwärmen, um das Außenelement und das erste Innenelement mittels Diffusion miteinander zu verbinden.
In einer Ausführungsform wird durch das Erwärmen eine stoffschlüssige Verbindung des Außenelements mit dem ersten Innenelement und gegebenenfalls dem zweiten Innenrohr gebildet.
In einer Ausführungsform werden das Außenelement und das erste Innenelement, und gegebenenfalls das zweite Innenrohr, durch die Erwärmung so verbunden, dass ein Materialverbund mit im wesentlichen gleichförmiger Mikrostruktur gebildet wird.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein erneutes Ziehen des Verbundrohres in eine Längsrichtung des Verbundrohres, nachfolgend an die oben beschriebene Erwärmung des Verbundrohrs. Durch das erneute Ziehen können, nachfolgend an die Verbindung des Außenelements mit dem Innenelement, kleiner dimensionierte Ringelektroden hergestellt werden, wie hierin beschrieben.
In einer Ausführungsform umfassen das Außenrohr, das erste Innenrohr und gegebenenfalls das zweite Innenrohr ein Edelmetall.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, eine Ringelektrode bereitzustellen, welche ein Außenelement, ein erstes Innenelement und ein zweites Innenelement umfasst. Das Außenelement umfasst ein Außenrohr. Das erste Innenelement und das zweite Innenelement sind innerhalb des Außenelements angeordnet. Das erste Innenelement und das zweite Innenelement sind exzentrisch zueinander angeordnet, um ein Verbundrohr zu bilden. Das Außenelement, das erste Innenelement und das zweite Innenelement sind miteinander in eine Längsrichtung des Verbundrohres gezogen worden. Das erste Innenelement weist ein erstes Innenrohr auf, welches einen ersten Hohlraum umgibt, aus dem ein Opfermaterial entfernt wurde. Das zweite Innenelement umgibt einen zweiten Hohlraum, aus dem ein Opfermaterial entfernt wurde und der eine Kontaktierungsöffnung in der Ringelektrode bildet. Das zweite Innenelement kann zwischen dem Außenelement und dem ersten Innenelement angeordnet sein.
Ein Material des ersten Innenrohrs weist bevorzugt eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs auf.
Ein Material des Außenelements und ein Material des ersten Innenelements weisen bevorzugt eine zueinander ähnliche Mikrostruktur auf.
Beispielsweise können das Material des Außenrohrs und das Material des ersten Innenrohrs eine zueinander ähnliche Mikrostruktur aufweisen. Dies bedeutet beispielsweise, dass jeweils die Kristallkörner eines Metalls bei beiden Materialien eine ähnliche Größe und/oder Form aufweisen.
In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis A:B von 1 bis 1,2; bevorzugt von 1,0 bis 1,1; von 1,0 bis 1,05 oder von 1,0 bis 1,01, wobei A die mittlere Kristallkorngröße des Außenrohrs ist, und B die mittlere Kristallkorngröße des ersten Innenrohrs ist. Die Korngröße kann mit den hierin nachfolgend beschriebenen Testverfahren ermittelt werden.
In einigen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis C:D von 0,8 bis 1,0; bevorzugt von 0,9 bis 1,0; von 0,95 bis 1,0 oder von 0,99 bis 1,0, wobei C die Härte des Materials des Außenrohrs, und D die Härte des Materials des Innenrohrs ist. Die Härte nach Vickers kann gemäß den hierin nachfolgend beschriebenen Testverfahren ermittelt werden.
In einer Ausführungsform weist die Ringelektrode in einem Querschnitt gesehen eine Grenzlinie, Schnittstelle oder „Naht“ zwischen dem Außenelement und dem ersten Innenelement auf. Das kann so verstanden werden, dass das Außenelement und das erste Innenelement nicht vollständig ineinander übergehen und miteinander verschmelzen, sondern unter dem Mikroskop die beiden Elemente noch als ursprünglich unterschiedliche Komponenten erkennbar sind.
Im Folgenden werden einige mögliche Abmessungen der Ringelektrode genannt. Die einzelnen Abmessungen sind unabhängig voneinander zu verstehen und bilden nicht zwingend eine gemeinsame Ausführungsform, dies ist aber möglich. Ein Außendurchmesser der Ringelektrode und damit ein Außendurchmesser des Außenelements und des Außenrohrs kann zwischen 1 und 3 mm liegen, vorzugsweise zwischen 1,3 und 2,5 mm und weiter bevorzugt zwischen 1,5 und 2,0 mm. Ein Innendurchmesser des ersten Innenelements und damit ein Innendurchmesser des ersten Innenrohrs kann zwischen 0,9 und 2,9 mm liegen, vorzugsweise zwischen 1,2 und 2,4 mm und weiter bevorzugt zwischen 1,4 und 1,9 mm. Ein Innendurchmesser der Kontaktierungsöffnung und damit ein Außendurchmesser des zweiten Kerns kann zwischen 0,10 und 0,30 mm liegen, vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,25 mm und weiter bevorzugt zwischen 0,17 und 0,20 mm.
In einer Ausführungsform beträgt der Außendurchmesser des Außenrohrs 0,3 bis 3,0 mm, bevorzugt 0,5 bis 2 mm. In einer Ausführungsform beträgt der Innendurchmesser des zweiten Innenrohrs 0,02 bis 0,3 mm, bevorzugt 0,04 bis 0,2 mm. In einer Ausführungsform beträgt die Länge der Ringelektrode 0,05 bis 5 mm, bevorzugt 0,1 bis 3 mm. In einer Ausführungsform beträgt die Wandstärke der Ringelektrode 0,005 bis 0,2 mm, bevorzugt 0,01 bis 0,1 mm.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, ein Elektrodensystem bereitzustellen, welches eine solche Ringelektrode und ein Leiterelement umfasst. Das Leiterelement ist mit einer Kontaktierungsöffnung in der Ringelektrode verbunden. Das Leiterelement kann ein Draht, ein Kabel oder ähnliches sein. Die Kontaktierungsöffnung in der Ringelektrode kann eine Art kleines, inneres Loch zur elektrischen und/oder zur mechanischen Kontaktierung des Leiterelements sein. Die Kontaktierungsöffnung kann daher ein Befestigungselement für das Leiterelement sein. Das Leiterelement kann durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen oder Widerstandsschweißen, Löten, Crimpen oder ähnliches mit der Kontaktierungsöffnung bzw. dem Befestigungselement der Ringelektrode verbunden werden. Auf diese Weise wird eine besonders sichere und einfache Befestigung des Leiterelements an der Ringelektrode erreicht.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, eine solche Ringelektrode oder ein solches Elektrodensystem, welche nach dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt wurden, in einem Stimulator, beispielsweise Herzschrittmacher oder zur Neurostimulation, zu verwenden. Die Erfindung kann als Stimulations- oder Messelektrode für Herzschrittmacherelektroden eingesetzt werden, insbesondere für ventrikuläre, Vorhof - und linksventrikuläre Zuleitungen. Die Erfindung kann auch zur Neurostimulation, zum Beispiel bei einer Rückenmarkstimulation, Magenstimulation, peripheren Nervenstimulation, oder einer Tiefenhirnstimulation eingesetzt werden. Des Weiteren ist ein Einsatz auf Kathetern zum Beispiel bei Elektrophysiologieanwendungen möglich, wie zum Beispiel für eine Ablation, Herzstrommessung oder ähnliches. Natürlich sind auch weitere Einsatzmöglichkeiten möglich. Beispiele für erfindungsgemäße Katheter sind solche, die für die elektrophysiologische Kartierung (Mapping) oder die Ablation von Gewebe eingerichtet sind. In einer Ausführungsform ist die Ringelektrode eingerichtet und/oder dazu bestimmt, mit einem Generator einer aktiven implantierbaren Vorrichtung verbunden zu sein. Eine Ringelektrode der Erfindung kann auch in einem Sensor, d.h. einem medizintechnischen Gerät zur Aufnahme eines elektrischen Signals verwendet werden. Die Elektrode kann auch in einem Stimulator verwendet werden. Ein Stimulator ist ein medizintechnisches Gerät, das durch Abgabe eines elektrischen Signals an den Körper eines Lebewesens eine physiologische Wirkung erzielen kann. Beispielsweise kann ein Neurostimulator durch Abgabe eines elektrischen Signals an eine Nervenzelle ein elektrisches Signal in der Nervenzelle (z.B. ein Aktionspotential) bewirken.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Mikroelektrode oder ein Mikroelektrodenarray, das eine hierin beschriebene Ringelektrode umfasst.
Die hierin beschriebenen Ringelektroden müssen nicht notwendigerweise einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt der Ringelektroden kann beispielsweise oval oder elliptisch sein. Die Außenfläche und die Innenfläche der Ringelektrode im Bereich der großen Durchgangsöffnung müssen nicht notwendigerweise parallel sein. Beispielsweise kann der Querschnitt der Außenfläche kreisrund sein, und der Querschnitt der Innenfläche kann elliptisch sein. Auch eine eckige Form des Querschnitts ist grundsätzlich möglich.
Gleiches gilt für die eingesetzten Außenelemente, Innenelemente, und deren Bestandteile.
TESTVERFAHREN
in Abwesenheit konkret genannter Messbedingungen werden alle Messungen bei Standardbedingungen, d. h. bei einer Temperatur von 298,15 K und einem absoluten Druck von 100 kPa durchgeführt.
HÄRTE
Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung eines anderen Körpers entgegensetzt. Härte kann mittels Mikroindentierung gemessen werden. Hierbei wird ein Diamant-Prüfkörper nach Vickers in die Schicht gedrückt und während der Messung die Kraft-Weg-Kurve aufgezeichnet. Aus dieser Kurve können dann die mechanischen Kennwerte des Prüflings berechnet werden, unter anderem Härte. Die Bestimmung der Härte kann beispielsweise mit dem Gerät Anton Paar MHT-10 Microhardness Tester bestimmt werden. Zu beachten ist, dass die Eindrucktiefe nicht mehr als 10% der Schichtdicke betragen sollte, da ansonsten Eigenschaften des Substrates die Messungen verfälschen können. Die Härte nach Vickers kann nach der Norm DIN EN ISO 6507-4:2018 ermittelt werden.
KORNGRÖßE
Zur Messung der Kristallkorngröße wird mithilfe metallographischer Verfahren ein erster Querschnitt der zu untersuchenden Probe angefertigt. Die Korngröße des 1. Querschnitts wird danach mithilfe eines Lichtmikroskops (Leica DM4000) gemessen. Das Lichtmikroskop wird zur Erstellung eines zweidimensionalen ersten Bilds der Kornstruktur der Probe verwendet. Es wird die Korngröße von 100 Körnern gemessen. Wenn das erste Bild weniger als 100 Körnern umfasst, wird ein weiteres Bild erzeugt, indem ein weiterer Querschnitt der Probe erstellt wird. Die durchschnittliche Korngröße wird aus dem arithmetischen Mittelwert der 100 Korngrößen berechnet. Die Korngröße ist definiert als der maximale geradlinige Abstand, der zwischen 2 Punkten auf der Korngrenze gemessen werden kann. Wenn das Korn beispielsweise eine längliche Form aufweist, sollte die Korngröße in der längsten Richtung gemessen werden. Weiterhin kann die Korngrenze eine gewisse Breite aufweisen. Die Breite der Korngrenzen wird bei der Bestimmung der Korngröße nicht einbezogen.
BEISPIELE
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen weiter verdeutlicht, die jedoch nicht als einschränkend zu verstehen sind. Dem Fachmann wird ersichtlich sein, dass anstelle der hier beschriebenen Merkmale andere äquivalente Mittel in ähnlicher Weise verwendet werden können.
BEISPIEL 1 (VERGLEICHSBEISPIEL)
Gemäß dem in der EP3530314A1 offenbarten Verfahren wurde aus einem Außenrohr, einem ersten Innenrohr und einem zweiten Innenrohr eine Ringelektrode hergestellt, ohne dass die einzelnen Elemente vor dem Zusammenfügen eine ähnliche Mikrostruktur oder definierte Härte aufwiesen (siehe 3A). Das Außenrohr, das erste Innenrohr und das zweite Innenrohr waren jeweils aus PtIr10 hergestellt. Die Grenzflächen der einzelnen Bestandteile, d. h. das Außenrohr, das ersten Innenrohr und das zweiten Innenrohr, wurden unter dem Lichtmikroskop (Leica DM4000) beobachtet, wobei zwischen diesen Bestandteilen kleine Spalte in der Größenordnung von etwa 10 bis 100 µm beobachtet wurden (siehe 4A).
Die so hergestellte Ringelektrode wurde mit einer Zange gequetscht und dadurch leicht verformt (siehe 5A). Hierbei wurde eine Delamination der einzelnen Schichten, insbesondere eine Trennung des Außenrohrs von dem ersten Innenrohr, beobachtet. Hierdurch entstand eine zusätzliche, unerwünschte Öffnung in der Ringelektrode.
BEISPIEL 2
Ähnlich wie in Beispiel 1 geschildert wurde aus einem Außenrohr, einem ersten Innenrohr und einem zweiten Innenrohr eine Ringelektrode hergestellt, wobei jedoch nachfolgend an die Kaltverformung durch gemeinsames Glühen aller Bestandteile eine ähnliche Mikrostruktur dieser Bestandteile erzielt wurde (siehe 3B). Die erhaltene Ringelektrode wurde unter gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit einer Zange gequetscht und dadurch stark verformt. Hierbei wurde keine Delamination der einzelnen Teile beobachtet (siehe 5B). Die einzelnen Bestandteile, d. h. das Außenrohr, das ersten Innenrohr und das zweiten Innenrohr, waren jeweils spaltfrei miteinander verbunden (siehe 4B).
BEISPIEL 3
Die nach Beispiel 1 und Beispiel 2 hergestellten Proben wurden jeweils an verschiedenen Stellen in Bezug auf ihre Vickers-Härte untersucht.

Dazu wurden an jeweils fünf unterschiedlichen Stellen je Probe Eindrücke mit einer Diamantspitze erstellt (Anton Paar MHT-10 Microhardness Tester) und diese Eindrücke mittels eines Lichtmikroskops vermessen (Mikroskop Axiophot von Zeiss). Aus diesen Messwerten wurde die Vickers Härte berechnet (Auswertesoftware Test expert von Fa. Latzke). Tabelle 1: Härtemessungen bei Proben, bei welchen Delamination beobachtet wurde (Proben aus Beispiel 1)

Probe Nr.	Probenteil	Messpunkt Nr.	Härte HV 0,005
1	Außenrohr	1	224
1	Außenrohr	2	222
1	Außenrohr	3	229
1	Außenrohr	4	224
1	Außenrohr	5	228
1	Erstes Innenrohr	1	204
1	Erstes Innenrohr	2	207
1	Erstes Innenrohr	3	215
1	Erstes Innenrohr	4	209
1	Erstes Innenrohr	5	211
2	Außenrohr	1	222
2	Außenrohr	2	221
2	Außenrohr	3	224
2	Außenrohr	4	228
2	Außenrohr	5	228
2	Erstes Innenrohr	1	210
2	Erstes Innenrohr	2	200
2	Erstes Innenrohr	3	213
2	Erstes Innenrohr	4	216
2	Erstes Innenrohr	5	222

Tabelle 2: Härtemessungen bei Proben, bei welchen keine Delamination beobachtet wurde (Proben aus Beispiel 2)

Probe Nr.	Probenteil	Messpunkt Nr.	Härte HV 0,005
3	Außenrohr	1	202
3	Außenrohr	2	201
3	Außenrohr	3	195
3	Außenrohr	4	193
3	Außenrohr	5	206
3	Erstes Innenrohr	1	225
3	Erstes Innenrohr	2	223
3	Erstes Innenrohr	3	222
3	Erstes Innenrohr	4	209
3	Erstes Innenrohr	5	202
4	Außenrohr	1	186
4	Außenrohr	2	189
4	Außenrohr	3	207
4	Außenrohr	4	187
4	Außenrohr	5	180
4	Erstes Innenrohr	1	192
4	Erstes Innenrohr	2	196
4	Erstes Innenrohr	3	204
4	Erstes Innenrohr	4	204
4	Erstes Innenrohr	5	197

FIGUREN
In den Figuren sind beispielhaft verschiedene Zwischen- und Endprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens und erfindungsgemäße Ringelektroden 10 dargestellt. Die Ringelektrode 10 kann als aktive implantierbare medizinische Vorrichtung, als Sensor oder Stimulator, wie zum Beispiel in einem Herzschrittmacher oder zur Neurostimulation eingesetzt werden. Sie kann zur Signalerfassung und zur Stimulation verwendet werden.

Das Herstellungsverfahren für die Ringelektrode 10 umfasst hier die folgenden Schritte (nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge):

In einem Schritt S1,

Bereitstellen eines Außenelements 11, welches ein Außenrohr 12 umfasst.

Bereitstellen eines ersten Innenelements 13, welches ein erstes Innenrohr 14 mit einem ersten Kern 15 aus einem Opfermaterial umfasst, wobei ein Material des Außenelements 11 und ein Material des ersten Innenelements 13 eine zueinander ähnliche Mikrostruktur aufweisen.

In einem Schritt S2,	Bereitstellen eines zweiten Innenelements 16, welches einen zweiten Kern 17 aus einem Opfermaterial umfasst.
In einem Schritt S3,	Bilden eines Verbundrohres durch Anordnen des ersten Innenelements 13 und des zweiten Innenelements 16 innerhalb des Außenelements 11, wobei das erste Innenelement 13 und das zweite Innenelement 16 exzentrisch zueinander angeordnet sind.
In einem Schritt S4,	Ziehen des Verbundrohres in eine Längsrichtung des Verbundrohres, wobei das Material des Außenelements 11 und das Material des ersten Innenelements 13 eine zueinander ähnliche Mikrostruktur beibehalten.
In einem Schritt S5,	Abtrennen einer Verbundrohrscheibe von dem Verbundrohr,
In einem Schritt S6,	Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns 15, um eine Ringelektrode 10 zu erhalten.
In einem Schritt S7,	Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns 17, um eine Kontaktierungsöffnung 2 in der Ringelektrode 10 zu erhalten.

Die 1a bis 1e zeigen Aufsichten mehrerer Ausführungsformen einer Vorstufe der Ringelektrode 10 nach dem Schritt S4, also nach dem Bilden des Verbundrohres, aber vor dem Schritt S5, dem Ziehen des Verbundrohres. Die Vorstufe der Ringelektrode 10 umfasst ein Außenelement 11, ein erstes Innenelement 13 und ein zweites Innenelement 16, wobei ein Material des Außenelements 11, hier das Außenrohr 12, und ein Material des ersten Innenelements 13, hier das erste Innenrohr 14, eine zueinander ähnliche Mikrostruktur aufweisen.
Insbesondere in der in 1a gezeigten Ausführungsform ist das Außenelement 11 kreisrund und umfasst ein kreisrundes Außenrohr 12. Das erste Innenelement 13 und das zweite Innenelement 16 sind ebenfalls kreisrund und liegen innerhalb des Außenelements 11 und seines Außenrohrs 12. Das erste Innenelement 13 und das zweite Innenelement 16 sind exzentrisch zueinander angeordnet, das heißt die Mittelpunkte der beiden Innenelemente liegen nicht aufeinander. Der Durchmesser des ersten Innenelements 13 ist deutlich größer als der Durchmesser des zweiten Innenelements 16.
Das erste Innenelement 13 weist ein kreisrundes erstes Innenrohr 14 auf, welches einen ebenfalls kreisrunden ersten Hohlraum umgibt, welcher ein erstes Opfermaterial umfasst. Das zweite Innenelement 16 umgibt einen kreisrunden zweiten Hohlraum, welcher ein zweites Opfermaterial umfasst.
Das Außenrohr 12 und das erste Innenrohr 13 bestehen hier aus der Legierung PtIr10. Der erste Kern 15 besteht hier aus Kupfer. Der zweite Kern 17 besteht hier aus MP35N. Durch das Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns 15 kann in dem nachfolgenden Herstellungsschritt S7 eine Durchgangsöffnung 3 in der Ringelektrode 10 erzeugt werden. Der Schritt S7 kann ein Beizen mit Salpetersäure in einem Ultraschallbad bei 80°C sein. Durch das Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns 17 kann in dem nachfolgenden Herstellungsschritt S8 eine Kontaktierungsöffnung 2 zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung erzeugt werden. Der Schritt S8 kann ein Beizen mit HCl und H₂O₂ im Verhältnis 3:1 für 15 Minuten in einem Ultraschallbad bei 80°C sein. Die Kontaktierungsöffnung 2 kann als elektrisches Verbindungselement und/oder als mechanisches Befestigungselement für ein Leiterelement dienen, um einen Elektrodensystem aus der Ringelektrode 10 und dem Leiterelement zu bilden.
In der in der 1b gezeigten Ausführungsform umfasst das zweite Innenelement 16 ein zweites Innenrohr 18, welches den zweiten Kern 17 umfasst. Das zweite Innenrohr 18 kann beim Ziehen des Verbundrohres in Freiräume zwischen dem Außenrohr 12 und dem ersten Innenrohr 13 fließen. Das zweite Innenrohr 18 besteht hier ebenfalls aus PtIr10.
In den in den 1c bis 1e gezeigten Ausführungsformen ist das erste Innenrohr 13 ein Profilrohr. Das Innenrohr 13 ist größtenteils kreisrund, hat aber in den in den 1c und 1e gezeigten Ausführungsformen an einer Stelle eine bogenförmige (1c) bzw. trapezförmig (1e) Ausbuchtung, um das zweite Innenelement 16 aufzunehmen.
In der in der 1d gezeigten Ausführungsform weist das Profilrohr des ersten Innenrohrs 13 noch an einer weiteren, dem zweiten Innenelement 16 gegenüberliegenden Stelle eine bogenförmige Ausbuchtung für ein weiteres, drittes Innenelement 19 auf. Das dritte Innenelement 19 liegt innerhalb des Außenelements 11 und die ersten, zweiten und dritten Innenelemente sind exzentrisch zueinander angeordnet. Das dritte Innenelement 19 umfasst ein drittes Innenrohr 21 und einen dritten Kern 20 aus einem Opfermaterial, durch dessen Entfernen eine weitere Öffnung in der Ringelektrode 10 erzeugt werden kann. In der in der 1d gezeigten Ausführungsform wird durch das Entfernen des ersten Kerns 15 eine apfelförmige Durchgangsöffnung 3 der Ringelektrode 10 geschaffen, bei der die Kontaktierungsöffnung 2 und die weitere Öffnung jeweils in den gegenüberliegenden Ausbuchtungen der apfelförmigen Durchgangsöffnung 3 angeordnet sind.
Die 2a und 2b zeigen beispielhafte Längsschnitte durch eine Längsrichtung der Ringelektrode 10. 2a zeigt eine Ringelektrode 10 mit einem konstanten Innendurchmesser. Die 2b zeigt eine Ringelektrode 10 mit einem asymmetrischen und stufenförmigen Innendurchmesser. Das zweite Innenelement 16 ist gegenüber dem Außenelement 11 in der Länge reduziert, sodass sich das zweite Innenelement 16 und damit die Kontaktierungsöffnung 2 im Längsschnitt nicht entlang der gesamten Länge des Außenelements 11 erstreckt. In der in der 2b gezeigten Ringelektrode 10 endet die Kontaktierungsöffnung 2 an ihren beiden Enden innerhalb des Außenelements 11 der Ringelektrode 10, die Kontaktierungsöffnung 2 schließt also an keinem Ende bündig mit der Ringelektrode 10 ab.
3A zeigt einen vergrößerten Querschnitt einer Vorstufe einer Ringelektrode, bei der das Material des Außenrohrs 501 und das Material des ersten Innenrohrs 502 eine unterschiedliche Mikrostruktur aufweisen. Die dargestellte Ringelektrode wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt. 3B zeigt einen vergrößerten Querschnitt einer Vorstufe einer Ringelektrode, die gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde. In diesem Fall weisen das Material des Außenrohrs 501 und das Material des ersten Innenrohrs 502 eine zueinander ähnliche Mikrostruktur auf.
4A zeigt einen Querschnitt der in 3A dargestellte Vorstufe einer Ringelektrode in geringerer Vergrößerung. Hierbei sind zwischen dem Außenrohr 513 und dem ersten Innenrohr 511 größere Spalte zu erkennen. Auch zwischen dem zweiten Innenrohr 512 und dem zweiten Kern 514 sind Spalte sichtbar.
4B zeigt einen Querschnitt einer Vorstufe einer Ringelektrode, die gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde. Hierbei sind zwischen dem Außenrohr 513 und dem ersten Innenrohr 511 keine Spalte zu erkennen. Auch zwischen dem zweiten Innenrohr 512 und dem zweiten Kern 514 sind keine Spalte sichtbar. Das Außenrohr 513 hat mit dem ersten Innenrohr 511 und dem zweiten Innenrohr 512 einen vollständig formschlüssigen Materialverbund ohne Zwischenräume gebildet.
5A zeigt eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Ringelektrode nach Durchführung eines Quetschtests mithilfe einer Zange. Zusätzlich zu der Durchgangsöffnung, die durch Entfernung des ersten Kerns gebildet wurde, und zu der Kontaktierungsöffnung, die durch Entfernung des zweiten Kerns gebildet wurde, ist eine weitere Öffnung durch Delamination des Außenrohrs von dem ersten Innenrohr entstanden.
5B zeigt eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Ringelektrode nach Durchführung eines Quetschtests mithilfe einer Zange. In diesem Fall haben sich die einzelnen Bestandteile der Ringelektrode nicht voneinander gelöst, und die gewünschte Struktur mit einer Durchgangsöffnung und einer Kontaktierungsöffnung wurde auch nach dem Quetschtest beibehalten.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ oder „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3530314 A1 [0073]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 6507-4:2018 [0070]

Claims

Herstellungsverfahren für eine Ringelektrode (10), umfassend die folgenden Schritte: (a) Bereitstellen eines Außenelements (11), welches ein Außenrohr (12) umfasst, (b) Bereitstellen eines ersten Innenelements (13), welches ein erstes Innenrohr (14) mit einem ersten Kern (15) aus einem Opfermaterial umfasst, wobei ein Material des ersten Innenrohrs (14) eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs (12) aufweist, (c) Bereitstellen eines zweiten Innenelements (16), welches einen zweiten Kern (17) aus einem Opfermaterial umfasst, (d) Bilden eines Verbundrohres durch Anordnen des ersten Innenelements (13) und des zweiten Innenelements (16) innerhalb des Außenelements (11), wobei das erste Innenelement (13) und das zweite Innenelement (16) exzentrisch zueinander angeordnet sind, (e) Ziehen des Verbundrohres in eine Längsrichtung des Verbundrohres, (f) Abtrennen einer Verbundrohrscheibe von dem Verbundrohr, (g) Entfernen des Opfermaterials des ersten Kerns (15), und (h) Entfernen des Opfermaterials des zweiten Kerns (17), um eine Kontaktierungsöffnung (2) in der Ringelektrode (10) zu erhalten.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei die mittlere Kristallkorngröße des Außenrohrs (12) größer oder gleich der mittleren Kristallkorngröße des ersten Innenrohrs (14) ist.
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser des ersten Innenelements (13) größer ist als der Durchmesser des zweiten Innenelements (16).
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Innenelement (16) ein zweites Innenrohr (18) umfasst, welches den zweiten Kern (17) umgibt.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Material des zweiten Innenrohrs (18) eine gleiche oder höhere Vickers-Härte wie das Material des Außenrohrs (12) aufweist.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei ein Material des ersten Innenrohrs (14) eine gleiche oder höhere Vickers-Härte wie das Material des zweiten Innenrohrs (18) aufweist.
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt (e) das Außenelement (11) und das erste Innenelement (13) und gegebenenfalls das zweite Innenrohr (18) jeweils spaltfrei miteinander verbunden werden.
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erhaltene Verbundrohr nachfolgend an Schritt (e) auf eine Temperatur von mindestens 50%, bevorzugt mindestens 60% oder 65% der Schmelztemperatur des Materials des Außenrohrs (12) oder des ersten Innenrohrs (14) erwärmt wird, um das Außenelement (11) und das erste Innenelement (13) und gegebenenfalls das zweite Innenrohr (18) mittels Diffusion miteinander zu verbinden.
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Außenrohr (12) und das erste Innenrohr (14) und gegebenenfalls das zweite Innenrohr (18) jeweils im Wesentlichen aus demselben Material, oder unterschiedlichen Materialien bestehen.
Ringelektrode (10), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Ringelektrode (10), umfassend ein Außenelement (11), ein erstes Innenelement (13), und ein zweites Innenelement (16), wobei das Außenelement (11) ein Außenrohr (12) umfasst, wobei das erste Innenelement (13) und das zweite Innenelement (16) innerhalb des Außenelements (11) angeordnet sind und das erste Innenelement (13) und das zweite Innenelement (16) exzentrisch zueinander angeordnet sind, um ein Verbundrohr zu bilden, wobei das Außenelement (11), das erste Innenelement (13) und das zweite Innenelement (16) miteinander in eine Längsrichtung des Verbundrohres gezogen sind, wobei ein Material des ersten Innenrohrs (14) eine gleiche oder höhere Vickers-Härte im Vergleich zu einem Material des Außenrohrs (12) aufweist.