DE533446C - Verfahren zur Herstellung einer den Strom nur in einer Richtung Ieitenden Elektrode fuer Metallgleichrichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf sogenannte trockene Metallgleichrichter, d. h. auf solche Gleichrichter, bei denen die asymmetrischen Stromleitungseigenschaften einer Elektrode ausgenutzt werden, die aus einem Metall und einer mit diesem vereinigten Verbindung desselben Metalls, z. B. einem Oxyd oder Sulfid, besteht. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Kupferoxydgleichrichter, welche sich in der Praxis als besonders vorteilhaft herausgestellt haben. Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zur Herstellung der Elektroden derartiger Metallgleichrichter zu schaffen, durch welches insbesondere der neutrale, d. h.

nichtgleichrichtende elektrische Kontakt zwischen der Oxyd- oder Sulfidschicht und einer Gegenelektrode verbessert werden soll, wobei vorausgesetzt wird, daß die gleichrichtende Wirkung der Elektrode an der Berührungsstelle des Grundmetalls mit der darauf erzeugten Oxyd- oder Sulfidschicht stattfindet. Von den Abbildungen ist in Abb. 1 eine Oberansicht einer Kupferscheibe wiedergegeben, aus welcher die Gleichrichterelek-

₂g trode hergestellt wird. Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch Abb. 1, welcher in übertriebenem Maßstabe den Zustand der Kupferoxydul- und der Kupferoxydschicht zeigt, nachdem die Scheibe in Gegenwart von Luft erhitzt worden ist. Abb. 3 zeigt in ähnlicher Weise den Zustand der Elektrode, nachdem die äußere oder Kupferoxydschicht reduziert ist, während Abb. 4 einen Querschnitt durch eine Mehrzahl von Elektroden der genannten Art wiedergibt, die einer weiteren Behändlung unterworfen und zu einem Gleichrichtegerät zusammengebaut worden sind.

Eine saubere Kupferscheibe 5 von der Gestalt einer kreisförmigen Unterlagscheibe, wie in Abb. 1 dargestellt, wird, wie es an sich bei der Herstellung derartiger Elektroden bekannt ist, in Luft oder einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erhitzt, um einen genügend dicken Oxydüberzug zu erzeugen, wobei die Temperatur der Erhitzung zwischen etwa 500° C und dem Schmelzpunkt des Kupfers schwankt je nach den zur Vorbereitung der Oxydierung gewählten Methoden. Es können jedoch auch noch niedrigere Temperaturen zur Anwendung kommen.

Die Erhitzung verursacht eine Oxydierung des Grundmetalls ι der Kupferscheibe, bei welcher sich eine innere, unmittelbar am Grundmetall - anliegende - Schicht 2 roten Kupferoxydes (Kupferoxydul) bildet, und ferner eine dünne äußere Schicht 3 eines schwarzen Oxydes von hohem Widerstände (Kupferoxyd), die außerhalb der Kupferoxydulschicht 2 entsteht.

iö Eine in der angegebenen Weise behandelte oxydierte Kupferscheibe hat bekanntlich gleichrichtende Eigenschaften, indem sie einen Strom bedeutend leichter in der Richtung von der Kupferoxydulschicht zum Grundmetall durchläßt als in der entgegengesetzten Richtung. .Die Kupferoxydschicht bildet einen neutralen oder nichtgleichrichtenden elektrischen Kontakt mit der Kupferoxydulschicht, der aber unerwünscht ist, da die Kupferoxydschicht einen verhältnismäßig hohen Widerstand hat. Man hat bereits verschiedene Mittel und Verfahren angewendet, um die Kupferoxydschicht zu entfernen und einen neutralen, d. h. nichtgleichrichtenden elektrischen Kontakt mit der Kupferoxydulschicht zu bilden.

Gemäß der Erfindung wird die Kupferoxydschicht 3 entfernt und ein guter neutraler elektrischer Kontakt mit der Kupferoxydulschicht in einem einzigen Fab'rikationsgange dadurch hergestellt, daß man die Kupferoxydschicht 3 reduziert, um so eine Lage 4 durch Reduktion des Kupferoxydes hergestellten Kupfers in inniger Berührung mit der Kupferoxydulschicht zu schaffen. Es hat sich gezeigt, daß der Kontakt zwischen der Schicht derart erzeugten Kupfers und der Kupferoxydulschicht keinerlei merkliche Gleichrichtereigenschaften aufweist. Dagegen ist, wie bereits erwähnt wurde, der elektrische Kontakt zwischen dem Grundmetall und der darauf erzeugten Kupferoxydulschicht von solcher Art, daß der Strom praktisch nur in einer Richtung durchgelassen wird. Die Erfindung bietet also ein Mittel dar, um einen guten elektrischen Kontakt von niedrigem Widerstand mit der Kupferoxydulschicht herzustellen, ohne die Gleichrichtereigenschaften der Vorrichtung zu zerstören. Als vorteilhaftestes Verfahren zur Herstellung einer Schicht durch Reduktion des Oxydes entstandenen Metalls hat sich das Abschrecken der erhitzten oxydierten Platten in Mineralöl herausgestellt, und zwar hat sich dabei als besonders vorteilhaft die Benutzung eines Öles erwiesen, das durch lange Erhitzung bei niedriger Temperatur gealtert ist, bevor es zum Abschrecken der Platte benutzt wird. Obwohl Mineralöle bevorzugt werden, ist es auch möglich, Pflanzenöle oder gemischte Öle zu verwenden sowie auch andere organische oder anorganische Verbindungen, mögen sie flüssig oder gasförmig sein, insofern sie die Eigenschaften haben, bei Berührung mit der heißen ox3^rdierten Platte sich zu zersetzen und dabei ein reduzierendes Mittel zu erzeugen. Als brauchbar haben sich beispielsweise Benzin, Alkohol und sogar Erdgas erwiesen. Doch ist die Reihe der brauchbaren Stoffe damit nicht abgeschlossen. Benutzt man Öl oder ein anderes der genannten Abschreckmittel, so ist anzunehmen, daß bei der Berührung mit der heißen Platte eine Zersetzung eines Teiles des Abschreckmittels stattfindet und die dabei entstehenden Zer-Setzungsprodukte einen Teil des Oxydüberzuges reduzieren, so daß sich eine dünne Schicht Kupfer bildet. Das so gebildete metallische Kupfer bildet ein festhaftendes Häutchen, welches einen ausgezeichneten elektrisehen Kontakt mit der Kupferoxydulschicht des Gleichrichters herstellt.

Nachdem die Scheiben, wie vorstehend beschrieben, vorbehandelt sind, werden sie auf irgendeine Weise, wie z. B. mittels eines Sandstrahlgebläses, behandelt, um die Schichten von Kupferoxyd und durch die Reduktion entstandenen Kupfer von der einen Stirnseite der Scheibe und womöglich auch von deren Seitenkanten zu entfernen. Durch Aufeinanderschichten einer Mehrzahl in solcher Weise behandelter Scheiben erhält man dann einen Gleichrichter, der imstande ist, jeder gewünschten gegenelektromotorischen Kraft standzuhalten. Mittels eines isolierten Schraubenbolzens 11 kann man das ganze Gerät zwischen zwei Endplatten 12 und 13, an welchen Zuleitungen 14 und 15 befestigt sind, zusammenklemmen. Die Stromrichtung in einem derartigen Gleichrichter ist aus den beigesetzten Pfeilen zu ersehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung möge nachstehend im einzelnen beschrieben werden. In einem Ofen werden die zu oxydierenden Kupferscheiben eine halbe bis eine ganze Stunde lang bei Temperaturen, die zwischen etwa 900 und iooo⁰ C liegen, vorzugsweise bei 925° C erhitzt. Darauf wird der Ofen schnell, auf 700° abgekühlt, worauf die Scheiben herausgenommen und unmittelbar bei Raumtemperatur in einem Mineralöl mit Paraffinbasis abgeschreckt werden. Offenbar gibt es eine kritische Temperatur, die im allgemeinen für jedes Reduktions- oder Abschreckmittel verschieden ist, auf welcher die oxydierte Platte beim Abschrecken gehalten werden muß. Es ist zweckmäßig, für jede Abschreckflüssigkeit ein paar Proben mit oxydierten Platten verschiedener Anfangstemperatur anzustellen und jede Platte auf ihre gleichrichtenden Eigenschaften zu prüfen, d. h. auf das Verhältnis der in der

einen Richtung durchgelassenen Stromstärke zur Stärke des in der anderen Richtung durchgelassenen Stromes, um die günstigste Temperatur festzustellen. Jedenfalls ergeben sich bei einer derartigen Ermittlung der kritischen Temperatur bei weitem die besten Bedingungen für das Abschrecken.

Im vorstehenden ist die Erfindung an einem Kontaktgleichrichter oder einem

ίο unsymmetrischen Stromleiter erläutert worden. Man kann indessen auch zwei derartige Kontaktgleichrichter gegeneinanderschalten und auf diese Weise einen Kondensator für Wechselströme herstellen, der natürlich ebenfalls im Bereiche dieser Erfindung liegen würde.

Es ist ferner die innere Schicht roten Oxydes als Kupferoxydul und die äußere Schicht schwarzen Oxydes als Kupferoxyd bezeichnet worden. Damit soll indessen nicht gesagt sein, daß es sich um chemisch reine, homogene Verbindungen der einen oder der anderen Art handeln muß, oder daß nicht etwa Kupferoxyd oder sogar Oxyde, die normaler Weise unstabil sind, der Schicht beigemischt sein können, die als Kupferoxydulschicht bezeichnet ist.

Das vorstehend für Kupferelektroden beschriebene Verfahren läßt sich natürlich auch bei Elektroden anwenden, die aus einem anderen Grundmetall bestehen. Es ist auch für die Erfindung belanglos, aus welcher chemischen Verbindung des Grundmetalls die gleichrichtende Schicht besteht, sofern sie nur überhaupt bei Berührung mit dem Abschreckmittel einer Reduktion fähig ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer den Strom nur in einer Richtung leitenden Elektrode für Metallgleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer Metallscheibe bestehende, zwecks Herstellung einer Oxydschicht auf ihrer Oberfläche erhitzte Elektrode in einem flüssigen oder gasförmigen Mittel, welches dabei auf die Oxydschicht reduzierend wirkt, abgeschreckt wird, worauf die Schicht des bei der Reduktion entstandenen Metalls von der einen Stirnseite (und gegebenenfalls auch von den Seitenkanten) der Scheibe entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschrecken bei einer für das Metall und das Abschreckmittel kritischen Temperatur stattfindet, auf welche die Metallelektrode zuvor erhitzt ist und die so bemessen ist, daß das Abschreckmittel bei der genannten Temperatur sich zersetzt und dabei ein Reduktionsmittel abgibt, so daß sich auf 6c der Oxydschicht eine Schicht des Metalls bilden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abschreckungsmittel ein Mineralöl verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise als Grundmetall der Elektrode Kupfer verwendet wird, so daß die zu reduzierende Schicht aus einem Kupferoxyd besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen