DE1490128B2 - Verfahren zum herstellen eines elektrischen schaltelementes mit einem keramischen ueberzug - Google Patents

Description

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Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4 Der im Ausführungsbeispiel verwendete Widerin vergrößertem Maßstab. stand 22 mit axialen Stromzuführungsdrähten 28 um-

Der erste Verfahrensschritt besteht, wie der F i g. 1 faßt einen starren keramischen Kern 24, der aus zu entnehmen ist, in der Herstellung eines glasigen einer mineralen Substanz, die unter dem Namen keramischen Werkstoffes. Hierzu werden geeignete 5 Steatit bekannt ist, hergestellt worden ist. Der Kern Rohstoffe in vorbestimmten Mengen in einen 24 ist beim Ausführungsbeispiel zylindrisch gestaltet Schmelzofen 10 eingebracht. Solche Werkstoffe sind und trägt an seinen Enden durch Reibung festgelegte Kieselerde vl, Flußmittel F, wie Borax, Sodaasche Metallkappen 26. Wie in dieser Ausführung üblich, und Flußspat unschmelzbare Bestandteile S, wie sind die Stromzuführungsdrähte 28 mechanisch und Feldspat und Ton, und gemischte Bestandteile V, io elektrisch mit den Metallkappen 26 verbunden und einschließlich geeigneter färbender Stoffe und, falls erstrecken sich axial vom zylindrischen Kern 24 aus. erwünscht, trübende Zusätze, wie Zinnoxyd, Antimon- Als Widerstandselement 30 ist beim Ausführungsbeioxyd und Zirkonoxyd. Die rohen Werkstoffe verblei- spiel ein metallischer Draht verwendet worden, der ben im Schmelzofen bei geeigneter Temperatur, bed- schraubenlinienförmig zwischen den Metallkappen spielsweise 1360° C von einer bis drei Stunden. 15 26 auf den Kern 24 aufgewickelt ist.
Nachdem die Masse einheitlich geschmolzen ist, Der rohrförmig ausgebildete Rohling 20 hat einen kann sie aus dem Ofen 10 in einen Tank 12 überführt inneren Durchmesser, der groß genug ist, das Einfühwerden, der kaltes Wasser enthält. Die Berührung ren des elektrischen Widerstandes 22 in den rohrförmit dem kalten Wasser im Löschtank zersprengt die migen Rohling zu ermöglichen. Das Zusammenfügen Schmelze in zahlreiche leicht bröckelnde Partikel, die 20 des Rohlings 20 mit dem elektrischen Widerstand 22 gewöhnlich als Fritte bezeichnet werden. Der fast ist in F i g. 3 veranschaulicht. Nachdem der Rohling vollständig verglaste keramische Werkstoff, der aus und der elektrische Widerstand zusammengefügt wordem Tank 12 entnommen wird, wird anschließend in den sind, wird auf die entstandene Einheit ein Druck einer Kugelmühle 14 gemahlen. ausgeübt, um den Werkstoff des Rohlings mit dem

Der zweite Verfahrensschritt besteht im Mischen 25 elektrischen Widerstand in innige Berührung zu brindes partikelartigen, glasigen keramischen Werkstof- gen, dabei das keramische Gemenge etwas zu komprifes mit nicht-glasigem keramischen Werkstoff iV, der mieren und um Teile des Gemenges um die Metalleine höhere Schmelztemperatur hat als der glasige kappe 26 herum zu verlagern und dabei die Stromzukeramische Werkstoff, und mit geringen' Mengen von führungsdrähte 28 einzubetten, die von den Metall-Wasser W, um ein plastisches Gemenge zu erhalten. 30 kappen ausgehen. Aus dem Werkstoff des Rohlings Obwohl der nicht-glasige keramische Werkstoff in werden somit während des Druckausübens eine die der Kugelmühle 14 mit den Glasfritten gemischt wer- Mantelfläche des elektrischen Widerstandes umgeden kann, hat es sich als günstiger erwiesen, das der bende Hülle und die Stirnfläche überdeckende Teile Kugelmühle 14 entnommene Produkt zum nachfol- gebildet.

genden Mengen mit dem nicht-glasigen keramischen 35 Nachdem der Rohling 20 in die gewünschte Form Werkstoff und dem Wasser in einer Kugelmühle 16 und die gewünschten Abmessungen über den elektrieinzubringen. Die nicht-glasigen keramischen Werk- sehen Widerstand gebracht worden ist, wird die Einstoffe, die für das Verfahren geeignet sind, umfassen heit im vierten Verfahrensschritt der Wärme ausge-Tonmineralien und die undurchsichtig machenden setzt, um die aus glasigem keramischen Werkstoff Oxyde, die gewöhnlich in der keramischen Industrie 40 bestehenden Partikel zu schmelzen und um den Rohbenutzt werden. Die gewünschte Plastizität des Ge- ling 20 hi einen glasartigen Körper umzuformen, der menges wird durch Ausgleichen des Wassergehaltes eine monolitische Hülle bildet, die den elektrischen oder durch Hinzufügen eines plastifizierenden Mit- Widerstand 22 umgibt, wie dies F i g. 4 zeigt,
tels erreicht. Ist ein Heißverformen des plastischen Bei diesem vierten Verfahrensschritt wird der geGemenges beabsichtigt, wird als plastifizierendes 45 samte Körper aus keramischem Werkstoff nicht in Mittel vorzugsweise ein solches gewählt, das bei der einen geschmolzenen Zustand überführt. Auf diese Anwendung von Wärme fließt, um das Verformen) Weise werden die Originalgröße und die Abmessundes Gemenges zu vereinfachen. Das aus Wasser, gla- gen des geformten Körpers beibehalten, was eine sigem und nichtglasigem keramischen Werkstoff be- gleichmäßige Isolation des elektrischen Schaltelestehende und aus der Kugelmühle 16 austretende Ge- 50 mentes sicherstellt, die ursprünglich festgelegte Stelmenge ist bei 18 veranschaulicht. lung des elektrischen Schaltelementes in der kerami-

Der dritte Verfahrensschritt besteht darin·, aus dem sehen Hülle beibehält, schnelle Wärmeverteilung der

plastischen Gemenge einen Rohling 20 zu formen, beim Gebrauch des Schaltelementes entstehenden

der in F i g. 2 veranschaulicht ist. Dieser rohrförmige Hitze erleichtert und die Automation des Zusam-

Rohling 20 kann in Abhängigkeit von den erforderli- 55 menbaues des Schaltelementes mit anderen Schaltele-

chen Abmessungen in Formen hergestellt oder durch menten zu einer elektrischen Einrichtung vereinfacht,

eine Schneckenpresse gebildet und auf gewünschte Die ursprüngliche Form des keramischen Körpers,

Längen geschnitten werden. die beim Formen des Rohlings 20 festgelegt worden

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das elek- ist, kann entweder durch Verändern der zugeführten

trische Schaltelement, das mit einer Hülle aus kera- 60 Wärmemenge oder durch Verändern des Vefhältnis-

mischem Werkstoff überzogen werden soll, ein ses von glasigem zu nicht-glasigem keramischen Widerstand mit axialen: Stromzuführungsdrähten, der Werkstoff in dem Gemenge aufrechterhalten werden, in F i g. 3 als Ganzes mit 22 bezeichnet ist. An Stelle Wird die erste Möglichkeit angewandt, muß so viel

des dargestellten Widerstandes kann selbstverständ- Wärme zugeführt werden, daß die Temperatur des lieh auch ein Heißleiter, ein Schalter oder jedes be- 65 glasigen keramischen Werkstoffes so weit erhöht liebige andere elektrische Schaltelement, das der Sin- wird, daß ein Schmelzen eingeleitet wird^ wodurch terungstemperatur widersteht, mit einer Hülle aus ke- sich berührende Flächen schmelzen, jedoch eine die

ramischem Werkstoff überzogen werden. gesamte Masse zum Fließen bringende Wärme ver-

mieden wird. Soll die zweite Möglichkeit angewandt werden, wird ein relativ hoher Anteil von nicht-glasigem keramischen Werkstoff benutzt, um einen fast unbeweglichen skelettartigen Körper zu formen, der die Gestalt, in die er beim Formen gebracht worden ist, während des Sintern« des glasigen keramischen Werkstoffes sicherstellt.

Der in F i g. 5 veranschaulichte fertige Überzug 32 umfaßt Partikel von nicht-glasigem keramischen Werkstoff 34, die in einer Mater aus geschmolzenem, glasigem keramischen Werkstoff 36 eingebettet sind.

Nachdem im vierten Verfahrensschritt die glasigen keramischen Werkstoffe zusammengeschmolzen wurden, wird die fertige Einheit abgekühlt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 , deren keramischer Überzug die vorherbestimmten Patentansprüche: Sollmaße genau besitzt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

1. Verfahren' zum Herstellen eines elektrischen gelöst, daß ein nicht-glasiger keramischer Werkstoff, Schaltelementes mit einem keramischen Kern und 5 der eine vorbestimmte Schmelztemperatur hat, und einer von diesem getragenen elektrischen Korn- ein granulierter glasiger keramischer Werkstoff, der ponente sowie mit einem glasigen keramischen einen niedrigeren Schmelzpunkt als der nicht-glasige Überzug, der aus glasigem keramischem Werk- Werkstoff hat, mit Wasser zu einem plastischen Gestoff und nicht-glasigem keramischem Werkstoff menge vermischt wird, dann aus dem Gemenge ein besteht, der eine höhere Schmelztemperatur als io Rohling geformt wird, der über den keramischen der glasige Werkstoff hat, dadurch ge- Kern und die von diesem getragene elektrische Komkennzeichne.t, daß ein nicht-glasiger kera- ponente paßt, dieser Rohling dann über Kern und mischer Werkstoff, der eine vorbestirnmte elektrische Komponente geschoben wird, dann der Schmelztemperatur hat, und ein granulierter gla- Rohling in' eine vorbestimmte Gestalt gegen die siger keramischer Werkstoff, der einen niedrige- 15 Außenflächen des Kernes, eine dichte Hülle für dieren Schmelzpunkt als der nicht-glasige Werkstoff sen und die elektrische Komponente bildend, gepreßt hat, mit Wasser zu einem plastischen Gemenge wird und schließlich die umhüllte Einheit auf eine vermischt wird, dann aus dem Gemenge ein Roh- Temperatur erhitzt wird, die oberhalb des niedrigen ling geformt wird," der über den keramischen Schmelzpunktes, jedoch oberhalb der vorbestimmten Kern und die von diesem getragene elektrische 20 Schmelztemperatur liegt. Nach diesem Verfahren Komponente paßt, dieser Rohling dann über umgibt der Werkstoff des Rohlings nach dem Auf-Kern und; elektrische Komponente geschoben formen auf die zu umhüllende Einheit das elektrische wird, dann der Rohling in· eine vorbestirnmte Ge- Schaltelement vollständig und hat beim Aufformen stalt gegen die Außenflächen des Kernes eine seine vorbestirnmte Gestalt erhalten. Während des dichte Hülle für diesen und die elektrische Korn- 25 Sinterns behält das elektrische Schaltelement, nämponente bildend, gepreßt wird und schließlich die lieh die auf den Kern und die elektrische Kompoumhüllte Einheit auf eine Temperatur erhitzt nente aufgeformte Hülle genau bei, da der Rohling wird, die oberhalb der niedrigen Schmelztempe- während des Verfahrensschrittes in dem ihm die vorratur, jedoch unterhalb der vorbestimmten bestimmte Gestalt durch Anpressen an die Außen-Schmelztemperatur liegt. 30 fläche des Kernes verliehen wird, bereits verdichtet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- wird.

kennzeichnet, daß" dem Wasser ein Plastifizierer In Weiterbildung der Erfindung kann dem zum

zugesetzt ist. . Herstellen des Gemenges benutzten Wassers ein PIa-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- stifizierer zugesetzt werden. Durch diesen behält der kennzeichnet, daß der Rohling beim Umpressen 35 vorgefertigte Rohling seine Form leichter. Der Plastides keramischen Kerns dessen Stirnflächen über- fizierer tritt beim Sintern wieder aus dem Werkstoff deckende Teile bildet. aus.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gekennzeichnet, daß der nicht-glasige keramische kann der Rohling beim Umpressen des keramischen Werkstoff in' dem plastischen Gemenge einen sol- 40 Kerns dessen Stirnflächen überdeckende Teile buchen Anteil bildet, daß er beim Schmelzen des den. Es ist somit möglich, Rohlinge rohrförmiger Geglasigen Werkstoffes einen skelettartigen Aufbau stalt einer Abmessung zur Aufnahme von elektribildet. sehen Einheiten unterschiedlicher Abmessung zu be-

nutzen und dabei den zum Überdecken der Stirnflä-

45 chen des keramischen Kerns erforderlichen Rohr-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- ling-Werkstoff durch vorbestirnmte Längen des

len eines elektrischen Schaltelementes mit einem ke- Rohrlings zu erhalten.

ramischen Kern und einer von diesem getragenen In Weiterbildung der Erfindung kann der nichtelektrischen Komponente sowie mit einem glasigen glasige keramische Werkstoff in dem plastischen Gekeramischen Überzug, der aus glasigem keramischen 50 menge einen solchen Anteil bilden, daß er beim Werkstoff und nicht-glasigem keramischen Werkstoff Schmelzen des glasigen Werkstoffes einen skelettartibesteht, der eine höhere Schmelztemperatur als der gen Aufbau bildet. Durch diese Wähl wird das Erreiglasige Werkstoff hat.-Es sind Verfahren zum Her- chen der vorbestimmten Abmessuiigeirtes" fertigen, stellen solcher elektrischen Schaltelemente bekannt. elektrischen Schaltelementes erleichtert.
Nach diesen- Verfahren wird ein plastisches Gemenge 55 Das Verfahren zum Herstellen eines elektrischen aus einem glasigen' keramischen Werkstoff und einem Schaltelementes wird an Hand einer Zeichnung nänicht-glasigen keramischen Werkstoff hergestellt. her erläutert. In dieser Zeichnung zeigt
Dieses Gemenge wird dann auf die zu überziehende F i g. 1 ein schematisches Diagramm, das die einEinheit aufgebracht und auf dieser gesintert. Nach zelnen Verfahrensschritte veranschaulicht,
diesem bekannten Verfahren ist es nicht möglich, 60 F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines aus dem dem fertigen Schaltelement eine vorbestimmte Form Gemenge geformten Rohlings,
und Gestalt zu geben, da das auf die zu überziehende F i g. 3 eine perspektivische Ansicht des Vorgangs, Einheit aufgebrachte Gemenge seine Form und Ge- bei dem der Rohling nach F i g. 2 auf einen· Widerstalt während des Sinterungsvorganges verliert bzw. stand mit axial verlaufenden Stromzuführungsdrähverändert. 65 ten aufgebracht wird,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fig.4 eine perspektivische Ansicht des Wider-Verfahren vorzusehen, nach dem elektrische Schalt- Standes nach F i g. 3 mit dem fertigen keramischen elemente der besagten Art gefertigt werden können, Überzug und