DE1465704C - Widerstandsmasse zum Auftrennen auf keramische Widerstandskörper - Google Patents
Widerstandsmasse zum Auftrennen auf keramische WiderstandskörperInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Widerstandsmasse
zum Aufbrennen auf keramische Widerstandskörper, bestehend aus einer Glasfritte, feinverteiltem
Wolframkarbid sowie feinverteiltem metallischem Leitermaterial. .
Es ist bekannt, eine Widerstandsmasse, bestehend
aus einer Glasfritte und Leiterteilchen, als Schicht auf einen keramischen Träger aufzubrennen (USA.-Patentschrift
2 950 995). Es sind auch Widerstandsmassen, bestehend aus einer Glasfritte und klein verteiltem
Wolframkarbid sowie feinverteiltem metallischem Leitermaterial/ bekannt (österreichische Patentschrift
137 832 und britische Patentschrift 548 841). Für das feinverteilte metallische Leitermaterial werden bei
diesen bekannten Widerstandsmassen konkret bisher nur Kupfer oder Kohlenstoff als brauchbar erwähnt.
Es ist ferner bekannt, Widerstandsdrähte aus einer Metallegierung herzustellen, welcher Wolfram zugesetzt ist. Hierdurch soll gleichzeitig der Kontaktwiderstand
gering, der Temperaturkoeffizient niedrig, der spezifische Widerstand hoch und die Zugfestigkeit
groß werden (USA.-Patentschrift 2 537 733).
Es wurde nicht erkannt, daß gerade durch den Zusatz von Wolfram der Temperaturkoeffizient erniedrigt
werden kann. Im übrigen handelt es sich hier um eine
Legierung, bei der das Wolfram in Form von Wolframkarbid vorliegt, und nicht um eine Materialmischung
der eingangs erwähnten Art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als feinverteiltes metallisches Leitermaterial
Wolfram verwendet wird. Vorzugsweise wird hierbei eine Mischung von 25 bis 90 Gewichtsprozent einer
Mischung aus feinverteiltem Wolframkarbid und feinverteiltem Wolframmetall und 25 bis 10 Gewichtsprozent
Glasfritte gewählt, wobei es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn das Verhältnis von
Wolframkarbid zu Wolframmetall 4 : 1 beträgt.
Ein mit einer Widerstandsmasse gemäß der Erfindung hergestellter Widerstand besitzt einen um die
Hälfte geringeren Temperaturkoeffizienten als ein Widerstand, hergestellt aus einem Widerstandsmaterial
mit metallischen Kupferteilchen als Einlage.
Metallisches Wolfram wird zwar oftmals bei Legierungen zur Herstellung von Widerstandsdrähten beigeschmolzen,
um hierdurch höhere spezifische Widerstandswerte für den Widerstandsdraht zu erhalten.
Dabei hat sich ergeben, daß neben dieser Erhöhung des spezifischen Widerstandes auch eine gewisse Verringerung
des Temperaturkoeffizienten eintritt. Da Legierungen jedoch nicht unmittelbar mit Metallmischungen
der eingangs erwähnten Art vergleichbar sind, war auch nicht zu erwarten, daß gerade feinverteiltes
metallisches Wolfram als Zusatz bei solchen Widerstandsmassenmischungen die erwarteten besonders
günstigen Eigenschaften ergibt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Hin erfindungsgemäßes Widerstandsmaterial besteht vorzugsweise aus 25 bis 90% Wolframkarbid und
Wolframmetall und 75 bis 10"A. Glasfritte. Zwar verbessern
beliebige Mengen Wolframmetall, die dem errmdungsgemüßcn Widerstandsmaterial beigemischt
sind, dessen Temperaturkoeffizienten, doch hat sich gezeigt, daß ein Verhältnis von 4 Teilen Wolframknibitl
und 1 Teil Wolframmetall die beste und einheitlichste
Verbesserung des Temperaturkoeffizienten über alle Widerstandsberciche ergibt.
Die Tür das erfindungsgemäße Widerstandsmaterial
benutzte Schmelzfritte kann aus jeder Glasfritte zusammengesetzt
seih, etwa aus Borsilikatfritte, Blei-Borsilikatfritte,
oder Borsilikatfritte mit Wismut, Kadmium, Barium, Kalzium oder anderen alkalischen
Erden. Die Herstellung derartiger Fritten ist bekannt
und besteht z. B. darin, Boroxyd, Siliziumdioxydj Bariumoxyd und Kalziumoxyd zusammenzuschmelzen
und die geschmolzene Mischung zur Bildung der Fritte in Wasser zu gießen. Als Grundsubstanz kann
ίο jede Mischung verwendet werden, die. die gewünschten
Oxyde unter den üblichen Bedingungen der Frittenherstellung
enthält. Boroxyd erhält man z. B. aus Borsäure, Siliziumdioxyd wird aus Feuerstein gewonnen,
Bariumoxyd stellt man aus Bariumkarbonat her usw. Die grobe Fritte wird vorzugsweise in einer Kugelmühle
mit Wasser gemahlen, um die Teilchengröße der Fritte herabzusetzen.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Widerstandsmaterials werden die Glasfritte, das Wolframkarbid
und das Wolframmetall, sofern dieses verwendet wird, etwa in einer Kugelmühle bis zu einer mittleren
Teilchengröße von 1 bis 2 Mikron zermahlen. Die Glasfritte und das Wolframkarbidpulver, mit oder
ohne Wolframmetallpulver, werden gründlich vermischt, z. B. in einer Kugelmühle in Wasser oder
einem organischen Mittel, etwa Butylcarbitolacetat
oder einer Mischung · aus Butylcarbitolacetat und
Toluol. Durch Beifügen oder Entfernen des flüssigen Mittels zum oder aus dem Material wird die Mischung
auf die für das beabsichtigte Verfahren zum Auftragen des Widerstandsmaterials auf den keramischen
Körper geeignete Viskosität eingestellt.
Bei der Herstellung eines Widerstandes mit dem erfindungsgemäßen Widerstandsmaterial wird das
Widerstandsmaterial in gleichförmiger Dicke auf der Oberfläche des keramischen Körpers aufgetragen. Der
keramische Körper kann aus jedem keramischen Material bestehen, das die Brenntemperaturen der
Widerstandsmaterialmischung aushält. Der keramisehe Körper kann z. B. aus Glas, Porzellan, feuerfestem
Material, Bariumtitänat oder ähnlichen Stoffen hergestellt sein. Das Widerstandsmaterial kann
auf dem keramischen Körper durch Aufstreichen, Tauchen, Spritzen oder in einem Siebschablonenverfahren
aufgetragen werden. Der keramische Körper und der Überzug aus Widerstandsmaterial werden
dann in einem üblichen Brennofen bei einer Temperatur gebrannt, bei der die Glasfritte geschmolzen
wird, etwa zwischen 750 und 1000° C. Das Wider-Standsmaterial wird vorzugsweise in einer chemisch
inerten Atmosphäre gebrannt, etwa in Argon, Helium, Stickstoff oder einer Mischung aus Stickstoff und
Wasserstoff. Wenn der keramische Körper und das Widerstandsmaterial abgekühlt werden, erhärtet die
Glasschmelze und bindet das Widerstandsmaterial an den keramischen Körper.
Die Tabelle I zeigt den Widerstand und den Temperaturkoeffizienten
einer Anzahl erfindungsgemäßer Widerstände, die unter Verwendung verschiedener Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Widerstandsmaterials
hergestellt wurden. Für die Widerstände in Tabelle I wurde als elektrischer Leiter im
Widerstandsmaterial Wolframkarbid verwendet, und die Glasfritte bestand aus 48Vo BaO, 8"/o CaO,
230AiB2O.; und 211Vo SiO2. Die Mischung aus dem
elektrischen Leiter und der Glasfritte wurde in den in der Tabelle I angegebenen Proportionen in einer
Kugelmühle in Butylcarbitolacetat gemischt. Das
Widerstandsmaterial wurde dann auf einen keramischen Körper aus Steatit aufgebracht. Der keramische
Körper und der Überzug aus Widerstandsmaterial wurden in einem Brennofen gebrannt, der
eine Atmosphäre aus 15% Wasserstoff und 85% Stickstoff bei einer Temperatur von 950° C enthielt.
Die so hergestellten Widerstände hatten die in der Tabelle I angegebenen Widerstandswerte und Temperaturkoeffizienten.
| Vo | Widerstand | Temperatur | |
| Vo | Wolframkarbid | koeffizient | |
| Glasfritte | als elektrischer | Ω/D | des Widerstandes |
| Leiter | 270 | Vo pro ° C | |
| 70 | 30 | 180 | + 0,03 |
| 60 | 40 | 100 | + 0,06 |
| 50 | 50 | 14 | + 0,09 |
| 40 | 60 | 7 | + 0,12 |
| 30 | 70 | 2 | + 0,13 |
| 10 | 90 | + 0,13 | |
die Widerstände in Tabelle I hergestellt. Beim Vergleich der Tabelle II mit Tabelle I erkennt man, daß
die Beimischung von Wolframmetall zum erfindungsgemäßen Widerstandsmaterial den Temperaturkoeffizienten
der Widerstände verringert.
IO
20
Die Tabelle II zeigt die Widerstände und Temperaturkoeffizienten einer Reihe von Widerständen, die
unter Verwendung verschiedener Zusammensetzungen des Widerstandsmaterials gemäß der Erfindung
hergestellt wurden, wobei der elektrische Leiter des Widerstandsmaterials aus einer Mischung aus Wolframkarbid
und Wolframmetall bestand. Das Verhältnis von Wolframkarbid zu Wolframmetall betrug
4 Teile Wolframkarbid auf 1 Teil Wolfrainmetall. Die Glasfritte hatte dieselbe Zusammensetzung wie die
für die Widerstände in Tabelle I benutzte Glasfritte. Die Widerstände in Tabelle II wurden nach demselben
Verfahren und unter denselben Bedingungen wie
| Vo Glasfritte |
Vo Wolfram metall und Wolframkarbid als elektrischer Leiter |
Widerstand Ω/D |
Temperatur koeffizient des Widerstandes Vo pro ° C |
| 70 60 50 40 30 |
30 40 50 60 70 |
1400 310 320 110 60 |
+ 0,005 + 0,02 + 0,007 + 0,02 + 0,03 |
Claims (3)
1. Widerstandsmasse zum Aufbrennen auf keramische Widerstandskörper, bestehend aus einer
Glasfritte, feinverteiltem Wolframkarbid sowie feinverteiltem metallischen Leitermaterial, gekennzeichnet
durch die Verwendung von Wolfram als feinverteiltes metallisches Leitermaterial.
2. Widerstandsmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Mischung von 25 bis 90
Gewichtsprozent einer Mischung aus feinverteiltem Wolframkarbid und feinverteiltem Wolframmetall
und 25 bis 10 Gewichtsprozent Glasfritte.
3. Widerstandsmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von
Wolframkarbid zu Wolframmetall 4 : 1 beträgt.
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