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Verfahren zur Herstellung von Widerständen mit negativem Temperaturkoeffizienten
aus gesintertem Metalloxyd Die Erfindung bezieht sich auf Widerstände mit hohem
negativem Temperaturkoeffizienten, die beispielsweise als Ausgleichs-, Anlaß- oder
Schutzwiderstände verwendet werden. I#-s ist bekannt, derartige Widerstände aus
Oxyden, z. B. Urandioxyd, herzustellen. Gewöhnlich sind die Widerstandskörper im
Vakuum oder in reduzierender Atmosphäre untergebracht zum Schutz. gegen atmosphärische
Einwirkungen. Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, Widerstände in Form einer
Scheibe oder Tablette zu pressen und an den beiden Flachseiten mit metallischen
Elektroden zu versehen, die mit dein Widerstandskörper zu einem einheitlichen Ganzen
fest vereinigt sind. Derartige Widerstandseinheiten können ohne Glasumhüllung benutzt
und der sie beeinflussenden Umgebung frei ausgesetzt werden. Die bisher bekanntgewordenen
Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten der letzterwähnten Art waren jedoch
verhältnismäßig empfindlich gegen mechanische und atmosphärische Einwirkungen. Ferner
war auch der Temperaturbereich nicht für alle praktischen Anwendungsfälle ausreichend
und die Abhängigkeit des Widerstandes von den Änderungen der Temperatur in dem technisch
wichtigen Bereich von L0 bis 500° C unbefriedigend.
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Das Ziel .der Erfindung besteht darin, .gesinterte Oxydwiderstände
mit negativem Temperaturkoeffizienten zu schaffen, die ohne Glasumhüllung verwendet
werden können, dabei eine hohe Unempfindlichkeit gegen mechanische und atmosphärische
Einwirkungen haben, für einen großen Temperaturbereich verwendet werden können und
dabei .eine starke Abhängigkeit des Widerstandes von der Temperatur aufweisen.
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Bisher erfolgte die Herstellung der aus Oxyd bestehenden Widerstandskörper
durch Pressen von Oxydpulver. Bessere Ergebnisse erhielt man, wenn man den gepreßten
Oxydkörper sinterte. Das Sintern konnte jedoch bisher bei einer verhältnismäßig
weit unter dem Schmelzpunkt des Oxydes liegenden Temperatur erfolgen, weil sich
sonst das Oxyd zersetzte. . So kann man beim Sintern von Kupferoxyd unter normalen
Verhältnissen nur eine Temperatur von io5o° erreichen. Bei höherer Temperatur zersetzt
sich das Oxyd, obwohl der Schmelzpunkt des Kupferoxydes nicht erreicht ist. Bei
.diesem Herstellungsverfahren wird demnach entweder das Oxyd unvollkommen gesintert.
oder
es kann auch beim Aufschweißen oder Auflöten der Metallelektroden vorkommen, daß
sich das Kupferoxyd infolge der zu starken Erhitzung zum Teil zersetzt.
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Nach der Erfindung wird das Sintern des Oxydkörpers oder das Aufschweißen
der Metallelektroden auf diese Körper bei Anwesenheit von zusätzlichem Sauerstoff
vorgenommen. Für dieses Herstellungsverfahren ist in erster Linie Kupferoxyd geeignet.
Doch können auch andere Oxyde mit guten elektrischen Eigenschaften verwendet werden,
z. B. Manganoxyd, Nickeloxyd, Chromoxyd, Eisenoxyd. Die Herstellung erfolgt in der
Weise, daß aus pulverförmigem Ausgangsmaterial zunächst ein tablettenförmiger Körper
gepreßt wird. Dieser Körper wird erfindungsgemäß in einer Sauerstoffatmosphäre gesintert,
und zwar bei einem Druck, :der höher ist, als es dem Zersetzungsdruck des Oxydes
in Luft entspricht. Es wird vorteilhaft bei einer Temperatur gesintert, die in der
Nähe des Schmelzpunkts liegt. Für das Sintern von Kupferoxyd hat sich die Anwendung
eines Sauerstoffüberdrucks von io bis 2o Atm. als vorteilhaft erwiesen; bei 2o Atm.
ist eine Sintertemperatur von etwa iiao° C zweckmäßig. Bei Anwendung eines derartig
hohen Druckes macht es keine Schwierigkeiten, höhere Sintertemperaturen anzuwenden.
Ein thermischer Zerfall des Oxydes ist hierbei nicht zu befürchten.
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Mit dem so erhaltenen tablettenförmigen Oxydkörper werden die auf
den Flachseiten aufgelegten Metallelektroden fest verschweißt. Das Schweißen wird
unter Anpressungsdruck vorgenommen. Für gewöhnlich empfiehlt es sich, ein Bindemittel
zwischen Metallelektrode und Widerstandskörper anzuwenden. Die gewöhnlichen Bindemittel,
z. B. Flußrnittel, oder auch die bekannten Verfahren zum Herstellen metallischer
Belegungen durch Reduzieren des Oxydkörpers an der Oberfläche zeigen oft unbefriedigende
Ergebnisse. Das beruht darauf, daß der Wärmeübergang und der elektrische Kontakt
zwischen dem Oxydkörper und der Elektrode mangelhaft wird oder vor allem, daß der
Oxydkörper beim Schweißen seine Beschaffenheit mehr oder weniger ändert. Auch diese
Schwierigkeiten «,-erden restlos beseitigt, wenn man dafür sorgt, daß beim Aufbringen
der Elektrode überschüssiger Sauerstoff vorhanden ist, der ein .Zerfallen des Oxydes
ausschließt. Man verwendet erfindungsgemäß zum Erreichen dieses Zieles als Bindemittel
ein thermisch zerfallendes Oxyd. Hierfür hat sich insbesondere Silberoxyd als vorteilhaft
erwiesen. Auf den Widerstandskörper wird zunächst eine Schicht reduzierbaren Silberoxyds
aufgebracht und darauf die Elektrode gelegt. Die Elektroden bestehen zweckmäßig
aus Silber oder aus einem Metall mit Silberüberzug. Hierbei zerfällt das Silberoxyd
unter Sauerstoffabgabe, so daß sich das Oxyd des Widerstandskörpers nicht reduzieren
kann. Man erhält auf diese Weise Widerstandseinheiten, deren Silberelektroden unmittelbar
auf .dem Oxydkörper haften.
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Die gemäß der Erfindung hergestellten Widerstände haben eine hohe
mechanische Festigkeit bei kleinen Abmessungen. Sie lassen sich, wie es bei Trockengleichrichtern
bekannt ist, zu größeren Einheiten und Schaltungen, z. B. zu Serien- oder Parallelschaltungen,
vereinigen. Sie haben gegenüber den bekannten thermonegativen Widerständen den weiteren
Vorzug, daß sie ohne Anwendung von Glasgefäßen u.dgl. gegen äußere Einflüsse hinreichend
geschützt sind. Falls schwierigere Bedingungen vorliegen, genügt es, die Widerstandskörper
als Ganzes mit einem Schutzlack zu überziehen.
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Infolge des Wegfalls einer Glasumhülluag und der in diesem Fall notwendigen
Durchführungen, ferner infolge der flachen Form und der grofien Berührungsfläche
zwischen Widerstandskärper und Metallbelag steht der Widerstandskörper mit seiner
Umgebung in unmittelbarem Wärmeaustausch. Die Widerstände sind daher für wesentlich
höhere Leistungen anwendbar als die bisher bekannten Widerstände mit Glasumhüllung.
Ferner reagieren auch die Widerstände empfindlicher und weniger träge auf den Einfluß
äußerer Erwärmungen, wenn sie beispielsweise für Temperaturmessung oder Temperaturregelung
verwendet werden. Der bessere Wärmekontakt mit .der Umgebung ergibt ferner, daß
.der Dauerbetriebszustand des Widerstandes besser bestimmt und schneller erreicht
ist als bei den bekannten thermonegativen Widerständen.
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Diese Vorzüge gewährleisten der Erfindung ein umfangreiches Anwendungsgebiet.
Die Widerstände sind z. B. als Ausgleichswiderstand geeignet, ferner als Anlaßwiderstand,
als empfindliches Organ für die Regelung, Kompensation und Messung von Temperaturen,
als Verzögerungsorgan für Relais, für das Abdämpfen von Stromstößen usw. Die hohe
Leistung der Widerstandselemente läßt sich durch Anbringen von Kühlblechen oder
anderen Kühleinrichtungen noch erhöhen. Der einfache Aufbau und die Möglichkeit
des Aneinanderreihens gestatten es, .die Widerstandselemente unmittelbar mit den
zugehörigen Apparaten zusammenzubauen oder sie unmittelbar in die Gehäuse der Apparate
einzubauen, und zwar dort, wo es auf geringen Raumbedarf und auf Unempfindlichkeit
gegen Erschütterungen ankommt. Daher sind die
Widerstandselemente
auch in Hausgeräten, wie Kochgefäßen, Bügeleisen, zur Temper aturregelung verwendbar.