DE1116418B

DE1116418B - Pen for creating traces of writing by applying an electrical potential to metallized recording media

Info

Publication number: DE1116418B
Application number: DES44322A
Authority: DE
Inventors: Otto Roemer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-06-13
Filing date: 1955-06-13
Publication date: 1961-11-02

Description

Schreibstift zum Erzeugen von Schreibspuren durch Einwirkung eines elektrischen Potentials auf metallisierte Aufzeichnungsträger Die Erfindung betrifft einen Schreibstift zum Erzeugen von Schreibspuren durch Einwirkung eines elektrischen Potentials auf metallisierte Aufzeichnungsträger. So ist z. B. ein registrierendes Meßgerät bekannt und in der »Elektrotechnischen Zeitschrift«, Jg. 71, 1950, S. 633 bis 656, beschrieben, bei welchem eine am Zeiger eines beliebigen Meßinstrumentes befindliche Schreibelektrode aus dem Metallbelag eines Aufzeichnungsträgers mittels elektrischen Stromes eine Schreibspur ausbrennt. Die hierbei verwendeten metallisierten Aufzeichnungsträger bestehen aus einem Isolierstoff, meist Papier, der mit einem Metallbelag, beispielsweise durch Aufdampfen oder durch Auflackieren versehen ist. Es ist bekannt, als Metallbelag Aluminium, Kadmium, Zink oder Legierungen dieser Metalle zu verwenden. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, dem Metallbelag Indium in Verbindung mit Nickel, Blei oder Zinn zuzusetzen.Pen for generating writing traces by the action of an electrical potential on metallized recording media. The invention relates to a pen for generating writing traces by the action of an electrical potential on metallized recording media. So is z. B. a recording measuring device is known and in the "Elektrotechnische Zeitschrift", Jg. 71, 1950, pp. 633 to 656, described, in which a writing electrode located on the pointer of any measuring instrument burns out a writing trace from the metal coating of a recording medium by means of an electric current. The metallized recording media used here consist of an insulating material, usually paper, which is provided with a metal coating, for example by vapor deposition or by lacquer coating. It is known to use aluminum, cadmium, zinc or alloys of these metals as the metal coating. It has also already been proposed to add indium in combination with nickel, lead or tin to the metal coating.

Es sind auch Registrierverfahren bekannt, bei welchen die Schreibspur durch einen beheizten Schreibstift erzeugt wird. In diesem Falle kann statt des metallisierten Aufzeichnungsträgers auch ein Aufzeichnungsträger verwendet werden, welcher unter Wärmeeinwirkung eine Schreibspur erkennen läßt.There are also registration methods known in which the writing trace is generated by a heated pen. In this case, instead of the metallized recording medium can also be used as a recording medium, which shows a trace of writing under the influence of heat.

Verwendet man in bekannter Weise für den auf dem Aufzeichnungsträger gleitenden Schreibstift Wolfram, Molybdän oder eine Chrom-Nickel-Legierung, so zeigt sich, daß diese Metalle beim Schreibvorgang im Laufe der Zeit unter der Wärmeeinwirkung angegriffen werden. Die Schreibspitze korrodiert und nutzt sich aus diesem Grund außerordentlich stark ab. Ferner bildet sich um die durch die Korrosion angegriffene und aufgerauhte Schreibspitze ein Bart des ausgebrannten Metalls des Aufzeichnungsträgers. Manche der bisher für den Schreibstift verwendeten Metalle neigen dazu, sich mit den ausgebrannten Metallen des Aufzeichnungsträgers zu Legierungen zu verbinden, so daß die Schreibspitze in unzulässiger Weise verdickt wird. Diese Umgestaltungen der Schreibspitze verursachen eine aussetzende, undeutliche und verschmierte Schreiblinie. Außerdem wird durch die Verschmutzung und Verformung der Schreibspitze die Reibung zwischen Schreibstift und Aufzeichnungsträgerwesentlichvergrößert undstarken, unkontrollierbaren Schwankungen ausgesetzt, so daß dieSchreibempfindlichkeit des Registriergerätes wesentlich herabgesetzt wird und zu MeßfehIem Anlaß gibt.Is used in a known manner for the on the recording medium sliding pencil shows tungsten, molybdenum or a chrome-nickel alloy that these metals are exposed to heat over time during the writing process to be attacked. The writing tip corrodes and is therefore used up extremely strong. It also forms around the one attacked by the corrosion and roughened nib a beard of the burned-out metal of the recording medium. Some of the metals previously used for the pen tend to stick with it to combine the burned-out metals of the recording medium into alloys, so that the writing tip is thickened in an impermissible manner. These transformations the writing tip cause an intermittent, indistinct and smeared writing line. In addition, the dirt and deformation of the writing tip reduce friction between pen and recording medium significantly enlarged and strong, uncontrollable Exposed to fluctuations, so that the writing sensitivity of the recorder is significantly reduced and gives rise to measurement errors.

Um die angeführten Mängel zu beheben und eine saubere klare Schrift bei geringer gleichbleibender Reibung zu gewährleisten, besteht erfindungsgemäß der mit dem Aufzeichnungsträger in Berührung stehende, elektrisch und thermisch gutleitend gehalterte Kopf des als Schreibelektrode ausgebildeten Schreibstiftes aus einem in bekannter Weise durch Legieren oder Sintern eines oder mehrerer Schwermetalle der V, bis VII. Nebengruppe des Periodischen Systems, z. B. Wolfram, Molybdän, Tantal, Rhenium, mit hochschmelzenden Edelmetallen, vorzugsweise. der Platingruppe, hergestellten Werkstoff oder aus einem durch Legieren oder Sintern eines oder mehrerer leitender Salze dieser Schwermetalle, wie z. B. der Karbide, Boride, Nitride, mit hochschmelzenden Edelmetallen, vorzugsweise der Platingruppe, hergestellten Werkstoff.To remedy the listed defects and a clean, clear font According to the invention, it is ensured that the friction remains at a low level that which is in contact with the recording medium, electrically and thermally Well-conducting head of the pen designed as a writing electrode from a known manner by alloying or sintering one or more heavy metals the V, to VII. Subgroup of the Periodic System, z. B. tungsten, molybdenum, tantalum, Rhenium, with refractory precious metals, preferably. the platinum group Material or from one or more conductive ones by alloying or sintering Salts of these heavy metals, such as B. of carbides, borides, nitrides, with high-melting points Precious metals, preferably the platinum group, produced material.

Für Federspitzen sind Legierungen mit sehr großer Härte bekannt. Da diese Federspitzen für Schreiborgane verwendet werden, die als Tintenfeder dienen, müssen sie gegen chemische Angriffe der Schreibflüssigkeit beständig sein, während bei dem Schreibstift gemäß der Erfindung der Kopf des Schreibstiftes, bei dem eine Schreibspur durch Einwirkung eines elektrischen Potentials auf metallisierte Aufzeichnungsträger erzeugt wird, elektrisch nicht angegriffen werden soll.Alloys with a very high hardness are known for spring tips. There these nibs are used for writing organs that serve as an ink pen, they must be resistant to chemical attack by the writing fluid while in the pen according to the invention, the head of the pen, in which a Write trace due to the action of an electrical potential on metallized recording media is generated, should not be attacked electrically.

Soweit gesinterte Platinlegierungen mit Zusätzen bis zu 30 % der Metalle der Platingruppe und schwer schmelzenden Oxyden von unedlen Metallen bekannt sind, werden diese Legierungen für Vorgänge eingesetzt, bei denen Temperaturen von 1000° C und höher auftreten, oder in den Fällen, in denen korrodierende Einwirkungen eintreten, unter denen in üblicher Weise hergestellte Metalle einer Rekristallisation oder Vergröberung der Struktur oder einer anderen Verschlechterung unterliegen, die sich in Schwächung der mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit oder Härte, auswirken würden. Als Hauptanwendungsgebiete sind genannt: Katalysatoren für Oxydation von Amoniak zu Stickstoffoxyden, Werkzeuge oder andere Apparate zur Herstellung und Behandlung von fließendem geschmolzenem Glas sowie Thermoelemente, Ofenheizelemente, katalytisch wirkende Drahtnetze, chemische Apparate, die Herstellung von Zündkerzenelektroden u. ä. -Für einen Schreibstift zum Erzeugen von Schreibspuren durch Einwirkung eines elektrischen Potentials sind die bekannten Legierungen ungeeignet, da hierbei Metallwanderungen und Abbrand auftreten würden, die ein Gleiten mit sehr kleiner Reibung unmöglich machen.As far as sintered platinum alloys with additives of up to 30% of the metals the platinum group and low-melting oxides of base metals are known, these alloys are used for processes in which temperatures of 1000 ° C and higher occur, or in cases where corrosive effects occur, among which metals produced in the usual way a recrystallization or Coarsening of structure or other deterioration that may arise in Weakening of the mechanical properties, such as strength or Hardship. The main areas of application are: Catalysts for the oxidation of ammonia to nitrogen oxides, tools or other apparatus for Manufacture and treatment of flowing molten glass and thermocouples, Furnace heating elements, catalytic wire nets, chemical apparatus, the manufacture of spark plug electrodes, etc. -For a pen to create traces of writing the known alloys are unsuitable due to the effect of an electrical potential, since this would cause metal migration and burn-off that would cause sliding with a lot make small friction impossible.

Es sind auch Schreibelektroden bekannt, die zur Erzeugung von Schreibspuren durch Wärmewirkung verwendet werden und bei denen große mechanische, chemische und insbesondere thermischeWiderstandsfähigkeit gefordert wird. Bei der Erfindung ist durch die erzielte hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit des Schreibstiftes gerade dafür Sorge getragen, daß die durch das elektrische Feld zwischen Schreibstift und metallisiertem Aufzeichnungsträger entstehende Wärme gut und schnell abgeleitet wird.There are also known writing electrodes which are used to generate writing traces are used by thermal action and in which large mechanical, chemical and in particular, thermal resistance is required. In the invention is thanks to the high electrical and thermal conductivity achieved by the pen just taken care that the by the electric field between the pen and the heat generated by metallized recording media is dissipated quickly and effectively will.

Bei dem Schreibstift- gemäß der Erfindung handelt es sich um einen solchen, der mit sehr geringer Reibung auf dem Aufzeichnungsträger gleiten soll, um eine hohe Schreibempfindlichkeit zu erreichen. Die Bildung der Schreibspur wird durch eine zwischen Schreibstift und Aufzeichnungsträger liegende elek= trische Potentialdifferenz hervorgerufen, welches bei dem sehr leichten Gleiten des Schreibstiftes Funkenüberschläge bzw. kurze Lichtbögen an dem Berührungspunkt erzeugt, wodurch das Metall verdampft. Die Schreibspur entsteht also nicht durch Erwärmung des Stiftes, sondern durch die elektrische Potentialdifferenz zwischen Schreibstift und dünner Metallschicht. Daher sind die wichtigsten Anforderungen an den Schreibstift in erster Linie nicht etwa geringe mechanische Abnutzung und hohe chemische Beständigkeit, sondern- hoher Widerstand gegen den elektrischen Materialangriff durch Stromwärme, Funken bzw. kurze Lichtbögen und gegen das Ansetzen von verdampftem Material an der Schreibspitze. Es muß daher die an der Berührungsstelle auftretende hohe Temperatur von mehreren 10001C durch die Halterung des Schreibstiftes schnell abgeführt werden, wobei der Kopf diese Temperaturen ohne Veränderung der glatten Oberfläche vertragen muß. Das Material am Kopf muß eine hohe Schmelz-und Siedetemperatur und vor allem eine große Zerstäubungsfestigkeit sowie eine gute Leitfähigkeit und gute metallische Verbindung zur Schreibstifthalterung haben. Der Gehalt an hochschmelzenden Edelmetallen muß relativ hoch sein, und es muß sich eine Kristallstruktur bilden, um die gestellten Bedingungen zu erfüllen. Auch- darf das Schreibmaterial keine Kleb- und Schweißneigung zum Metall des Aufzeichnungsträgers, keine Aufrauhung durch Materialwanderung und -abbrand bekommen. Ferner darf sich das verdampfte oder verbrannte Metall des Aufzeichnungsträgers nicht an der Schreibspitze ansetzen oder sich mit dieser legieren. Eine chemische Veränderung der Schreibfläche durch große Wärme darf nicht auftreten. Daß das Material eine große Härte hat, ist nicht unbedingt erforderlich und nur durch die Zusammensetzung der Legierung gegeben.The pen according to the invention is one which is intended to slide on the recording medium with very little friction in order to achieve high writing sensitivity. The formation of the writing trace is caused by an electrical potential difference between the pen and the recording medium, which, when the pen glides very easily, generates arcing or short arcs at the point of contact, whereby the metal evaporates. The trace is not created by heating the pen, but by the electrical potential difference between the pen and the thin metal layer. Therefore, the most important requirements for the pen are primarily not low mechanical wear and tear and high chemical resistance, but rather high resistance to electrical material attack by electrical heat, sparks or short arcs and to the build-up of vaporized material on the writing tip. The high temperature of several 1000 ° C that occurs at the point of contact must therefore be quickly dissipated by the holder of the pen, and the head must be able to withstand these temperatures without changing the smooth surface. The material on the head must have a high melting and boiling temperature and above all a high resistance to atomization as well as good conductivity and a good metallic connection to the pen holder. The content of refractory precious metals must be relatively high and a crystal structure must be formed in order to meet the requirements. Also, the writing material must not have any tendency to stick or sweat to the metal of the recording medium, or to have any roughening due to material migration and erosion. Furthermore, the vaporized or burnt metal of the recording medium must not adhere to the writing tip or be alloyed with it. A chemical change of the writing surface due to high heat must not occur. That the material has a high hardness is not absolutely necessary and only given by the composition of the alloy.

Bei dem Schreibstift gemäß der Erfindung werden vorzugsweise den, genannten Metallen der V. bis VII. Nebengruppe des Periodischen Systems bzw. deren Karbiden, Boriden oder Nitriden etwa 2 bis 60 Gewichtsprozent der hochschmelzenden Edelmetalle der Platingruppe einzeln oder in mehreren Komponenten hinzugegeben.In the pen according to the invention are preferably the, named metals of the V. to VII. subgroup of the periodic system or their Carbides, borides or nitrides about 2 to 60 percent by weight of the high-melting point Noble metals of the platinum group added individually or in several components.

Diese hochschmelzenden Edelmetalle legieren sich zum Teil mit den genannten Grundmetallen, der V. bis VII. Nebengruppe des Periodischen Systems und haben bei Zusammensetzungen, die homogene Mischkristalle bilden, die günstigsten Eigenschaften bezüglich eines geringen elektrischen Verschleißes und einer hohen Korrosionsbeständigkeit.These refractory precious metals partially alloy with the named base metals, the V. to VII. subgroup of the periodic system and have the most favorable in the case of compositions which form homogeneous mixed crystals Properties with regard to low electrical wear and high Corrosion resistance.

Werkstoffzusammensetzungen, bei denen die prozentualen Anteile der Komponenten des Werkstoffes des Schreibstiftes so gewählt sind, daß sich im Atomaufbau ein geordneter Zustand einstellt bzw. sich eine Überstruktur im Kristallgitter bildet, haben. den Vorteil, daß in diesem Zustand der spezifische elektrische Widerstand bekanntlich. seinen kleinsten Wert erhält.Material compositions in which the percentages of Components of the material of the pen are chosen so that they are in the atomic structure an ordered state is established or a superstructure is formed in the crystal lattice, to have. the advantage that in this state the specific electrical resistance as is well known. receives its smallest value.

Werkstoffe aus den leitenden Salzen der erwähnten hochschmelzenden Schwermetalle der V. bis VII. Nebengruppe des Periodischen Systems in Verbindung mit den hochschmelzenden Edelmetallen der Platingruppe werden auf pulverkeramischen Wege hergestellt und gesintert.Materials made from the conductive salts of the aforementioned high-melting points Heavy metals of the V. to VII. Subgroups of the periodic system in connection with the high-melting precious metals of the platinum group are on powder ceramic Paths made and sintered.

Ferner ist es vorteilhaft, dem beschriebenen Werkstoff des Schreibstiftes noch geringe Mengen unedlen Metalls, z. B. Nickel, Chrom, Kupfer, Indium, Kadmium oder Beryllium, zuzusetzen.It is also advantageous to use the described material of the pen still small amounts of base metal, e.g. B. nickel, chromium, copper, indium, cadmium or beryllium, to be added.

Als Beispiel für einen erfindungsgemäßen Schreibstift werden. folgende Zusammensetzungen. angegeben, wobei die unter den betreffenden chemischen Kurzzeichen angegebenen Zahlen den Anteil in Gewichtsprozenten angeben. Schwermetalle Hochschmelzende Edelmetalle f Mo... f Ta ir ] RU Os t .40 bis 70 - `- - 30 bis 60 I - - - I 30 bis 60 - 40- bis 70 i - _ 30 bis 60 40 bis 70 30 bis 80 20 bis 70 40 bis 80 - 20 bis 60 - 40 bis 70 - -- - - 10 bis 30 20 bis 60 - 40 bis 70 10 bis 30 20 bis 60 ( - 40 bis 60 ; _- - 20 bis 40 _ - I . - 20 bis 40 40 bis 70 - -- - - - - 20 bis 60 i 10 bis 30 40 bis 70- 20 bis 60 10 bis 30 10 bis 70 ; - - - ;- - = - 10.bis 30 i 20 bis 60 - Salze von Hochschmelzende Edelmetalle Schwermetallen WC oder WB Ir I Rh I Ru I Os 75 bis 98 2 bis 25 - - ; - 75 bis 98 - 2 bis 25 - - 75 bis 98 - - 2 bis 25 75 bis 98 - i - j - 2 bis 25 Für einen erfindungsgemäßen Schreibstift, bei welchem die Anteile der Komponenten des Werkstoffes desselben so gewählt sind, daß die Bildung einer Überstruktur im Gitteraufbau eintritt, wird als Beispiel angeführt: Schwermetall Hochschmelzende Edelmetalle W Ir I Ru 50 50 - 40 - 60 Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines mit einem erfindungsgemäßen Schreibstift ausgerüsteten Registriergerätes schematisch angedeutet. Der metallisierte Aufzeichnungsträger 1 wird durch die beiden Rollen 2 und 3 geführt. Oberhalb der Rolle 3 drückt der hier als Schreibelektrode ausgebildete Schreibstift 4 beispielsweise mittels einer nicht dargegestellten Feder auf den metallisierten Aufzeichnungsträger 1. An die Rolle 2 und die Schreibelektrode 4 wird die Schreibspannung U angelegt. Die Schreibelektrode 4 steht unter der Einwirkung eines nicht dargestellten Meßgerätes und schlägt entsprechend den Meßwerte-n aus. Die Schreibelektrode 4 besteht aus einem gemäß der Erfindung für die Schreibelektrode vorgeschlagenen Werkstoff, also beispielsweise aus einer Wolfram-Iridium-Legierung.As an example of a pen according to the invention. the following compositions. indicated, whereby the numbers given under the relevant chemical abbreviations indicate the proportion in percent by weight. Heavy metals Refractory precious metals f Mo ... f Ta ir ] RU Os t .40 to 70 - `- - 30 to 60 I - - - I 30 to 60 - 40- to 70 i - _ 30 to 60 40 to 70 30 to 80 20 to 70 40 to 80 - 20 to 60 - 40 to 70 - - - - 10 to 30 20 to 60 - 40 to 70 10 to 30 20 to 60 (- 40 to 60; _- - 20 to 40 _ - I. - 20 to 40 40 to 70 - - - - - - 20 to 60 i 10 to 30 40 to 70-20 to 60 10 to 30 10 to 70; - - -; - - = - 10. to 30 i 20 to 60 - Salts of refractory precious metals Heavy metals WC or WB Ir I Rh I Ru I Os 75 to 98 2 to 25 - -; - 75 to 98 - 2 to 25 - - 75 to 98 - - 2 to 25 75 to 98 - i - j - 2 to 25 For a pen according to the invention, in which the proportions of the components of the same material are selected so that the formation of a superstructure in the grid structure occurs, the following is given as an example: Heavy metal Refractory precious metals W. Ir I Ru 50 50 - 40-60 The invention is explained with reference to the drawing. In the drawing, an embodiment of a recording device equipped with a pen according to the invention is indicated schematically. The metallized recording medium 1 is guided by the two rollers 2 and 3. Above the roller 3, the pen 4, designed here as a writing electrode, presses, for example by means of a spring (not shown), on the metallized recording medium 1. The writing voltage U is applied to the roller 2 and the writing electrode 4. The writing electrode 4 is under the influence of a measuring device (not shown) and deflects according to the measured values-n. The writing electrode 4 consists of a material proposed according to the invention for the writing electrode, that is to say, for example, of a tungsten-iridium alloy.

Es ist auch möglich, lediglich den Kopf der Schreibelektrode aus einer Wolfram-Iridium-Legierung herzustellen und diesen Kopf an einer aus einem gut leitenden Metall bestehenden Halterung zu befestigen.It is also possible to only use the head of the writing electrode from a Manufacture tungsten-iridium alloy and attach this head to one of a highly conductive Metal to attach existing bracket.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Pen to generate writing traces through Effect of an electrical potential on metallized recording media, characterized in that the one in contact with the recording medium electrically and thermally well supported head of the designed as a writing electrode Pen from a in a known manner by alloying or sintering one or several heavy metals of the V. to VII. subgroup of the periodic system, z. B. tungsten, molybdenum, tantalum, rhenium, with refractory precious metals, preferably of the platinum group, material produced by alloying or sintering one or more conductive salts of these heavy metals, such as. B. the carbides, Borides, nitrides, with refractory precious metals, preferably the platinum group, manufactured material consists.

2. pen according to claim 1, characterized in that that the refractory precious metals are preferably made of iridium, rhodium or ruthenium or consist of two or three of the metals mentioned.

3. Pen according to claim 1, characterized in that the proportion of refractory precious metals is about to 60 percent by weight.

4. pen according to claim 1, characterized in that that the proportions of the components of the pen material are chosen so that homogeneous mixed crystals form.

5. pen according to claim 1 and 4, characterized in that the percentages of the components of the material of the pen are chosen so that the formation of a superstructure in the grid structure entry.

6. pen according to claim 1, characterized in that the material the pen small amounts of base metal, e.g. B. nickel, chromium, copper, Indium, cadmium, beryllium or the like are added. Considered publications: German Patent Nos. 833131, 838 067, 876 601; U.S. Patent No. 2 474 312.