DE838337C - Verfahren zur Herstellung von Heissleitern bestimmter elektrischer Charakeristik - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Heißleitern bestimmter elektrischer Charakteristik In elektrischen Schaltanordnungen, wie z. B. Relaisschaltungen mit zeitlich geregelter Ein- oder Ausschaltverzögerung oder solchen mit vorgegebener, erst allmählich zur Maximalstromstärke ansteigender Einschaltstromstär'ke, in denen Heißleiter als Regulierungsmitt-el zur Verwendung kommen, muß jeder Heißleiter eine bestimmte Charakteristik im Gebrauchsbereich aufweisen, weil die ricliti"l,e Funktion der einzelnen Schalteelemente nur bei einer bestimmten Abhängigkeit der Stromstärke von der Spannung an den Stromzuführungsstellender in derSchaltungverwen#deten Ileißleiter gewährleistet ist. Die hierbei an die Charakteristiken de r Heißleiter z u stellenden Bedingungen lassen sich nun aber nur inden seltensten Fällen mit der natürlichen Anheizcharakteristik der Heißleiter, wie sie sich unter dem Einfluß bestimmter, an die Enden des Heißleiters angelegter Spannungen ergibt, in Einklang bringen. Sehr häufig ist es z. B. erwünscht, daß der Strom gleich beim Einschalten mit einer gewissen Stärke einsetzt und alsdann eine durch die Heißleitereigenschaften bedingte weitere Steigerung erfährt. Diese Forderung ist mit einem bei Normaltemperatur schlecht leiten-den Heißleiter nicht ohne weiteres zu erfüllen. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wurde schon vorgeschlagen, die Charakteristik eines Heißleiters da)durch zu verändern, daß dem Heißleiter ein normaler Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten parallel geschaltet wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, #daß der Gesamtwiderstand der Kombination bereits bei Normaltemperatur einen gewollt kleinen Wert erhält. jedoch bringt dieses N'erfahrün den Nachteil mit sich, daß #die in dem normalen Widerstand entstehende Stromwärme nicht oder nur sehr unvollkommen zur Beheizung des Heißleiters 'herangezogen werden kann.
• Gemäß Ader Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß der Parallelwiderstand durch Aufbringung einer leitenden Kohleschicht auf dem Heißleiter ersetzt wird, deren elektrischer Widerstand, falls erforderlich, durch einen nach Temperatur und Zeit geregelten Oxydationsvorgang auf einen genauen Wert eingestellt werden kann. Bei #dieser. Bauart wird die in der Widerstandsschicht verbrauchte elektrische Energie mit zur Beh,eizung des Heißleiters herangezogen, was von besonderer Bedeutung ist, wenn der Heißleitereffekt schnell und, intensiv zur Wirkung gebracht werden soll.
• Zur Aufbringung der Widerstandsschicht auf den Heißleiter hat sich z. B. ein für Kohlewiderstände mit isolierendem keramischem Träger bereits vorgeschlagenes Bekohlungsverfahren als geeignet erwiesen, bei welchem die Aufbringung einer Hartkohleschicht durch Einbringung des Trägers in eine mit einem gasförmigen Kohlenwasserstoff versetzte indifferente Gasatmosphäre bei höher Temperatur und gegebenenfalls vermindertem Gasdruck erfolgt. Bei diesem Verfahren erreicht die aufgebrachte Kohleschicht einen um so geringeren Widefstand, je höher die zur Aufbringung der Schicht angewandte Temperatur war.
• Nun kann ab-er die hohe Temperatur, welcher der Heißleiter bei der Bekohlung ausgesetzt werden muß, unter Umständen die Metallb-eläge schädigen, die an den Stromanschlußstellen der Heißleiter aufgebracht werden müssen, um eine auch bei sehr heißem Widerstand einwandfreie Stromzuführung zu gewährleisten.
• Gegenstandder weiteren Erfindung ist daher eine Leitung des Bekohlungs- und Metallisierungsverfahrens in solchem Sinne, daß eine Schädigung der gegen zu hohe Temperatur empfindlichen Metallbeläge vermieden wird.
• Wenn es nicht darauf ankommt, extrem niedere Widerstandswerte der aufgebrachten Kohleschicht zu erhalten und deshalb das Bekohlungsverfahren bei Temperaturen unterhalb etwa 96o' C durchgeführt werden kann, so erfolgt gemäß der Erfindung die Aufbringung der für die Stromanschlüsse des Heißleiters erforderlichen Metallbeläge vor dern Bekohlendes Heißleiters. In diesem Falle besteht bei der nachfolgenden Durchführung des Bekohlungsverfahrens keine Gefahr fürdie vorzugsweise aus Silber bestehenden Metallbeläge, da Silber erst oberhalb der genannten Temperatur schmilzt. Ein weltberüh Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der Heißleiter vor dem Bekohlen mit #seinen Stromanschlüssen fertiggestellt werden kann und daß eine den Widerstand der Kohleschicht beeinflussende Oxydation beim Aufbrennen der Silberbeläge vermieden wird.
• Handelt es sich dagegen darum, einen extrem kleinen Widerstand in der aufgebrachten Kohleschicht zu erhalten, so wird erfindungsgemäß angesichts der Tatsache, daß dann das Bekohlungsverfahren bei Temperaturen oberhalb von 96o' C durchgeführt wer-den muß, die Aufbringung der für .die Stromanschlüsse erforderlichen Metallbeläge erst nach der Durchführung des Bekohluhgsverfährens vorgenommen, da ja sonst eine Schädigung der Metallbeläge durch die hohe Temperatur eintreten würde. je nachdem also, ob das Bekohlungsverfahren im Hinblick auf eine besonders weitgehende Herabsetzung des Widerstands der Kohleschicht oberhalb des Schmelzpunktes des als Metallbelag verwendeten Metalls durchgeführt werden muß oder bei Zulassung eines größeren Widerstandswertes unterhalb desselben durchgeführt werden kann, erfolgt die Aufbringung der Metallbeläge nacli bzw. vor der Bekohlung des Heißleiters.
• Muß im Hinblick auf eine hohe Leitfähigkeit der Schicht,das Bekohlungsverfahren bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des für die Metallbeläge verwendeten Metalls durchgeführt werden, so wird erfindungsgemäß die dann erforderliche nachträgliche Aufbrin,gung der Metallbeläge, die am zweckmäßigsten durch Aufbrennen einer kollo « idalen Lösung des betreffenden Metalls erfolgt ' in einem indifferenten Gas oder Gasgemisch, z. B. Kohlendioxyd, vorgenommen, um eine ungewollte und ungeregelte Beeinflussung des Widerstands der Kohleschicht durch die bei der betreffenden Temperatur erfolgende Oxydation zu vermeiden.
• Demgegenüber wird, wenn es auf die genaue Einstellung eines bestimmten Wertes für den elektrischen Widerstand der K6hleschicht ankommt, hierzu erfin#dungsgemäß ein nach Temperatur und Zeit geregeltes Oxydationsverfahren benutzt. Zu diesem Zweck wird der mit der Kolileschicht versehene Heißleiter einer Beheizung durch Stromwärme oder in einem auf eine bestimmteTemp-eratur einstellbaren Ofen ausgesetzt und die Heizung bei Erreichung des richtigen Widerstandswertes abgebrochen. Die #Oxyd#ation erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen von mehr als 350' C und hat die Wirkung,daß der Widerstandswert der Hartkohleschicht an(steigt. Zeit und Temperatur -wirken dabei im gleichen Sinne, so daß die Behandlungszeit durch Erhöhung der Oxydations#temperatur herabgesetzt werden kann. Die Veränderung des Widerstandswertes wird zweckmäßig durch Messung überwacht. In der Nähe der Erreichung des gewünschten Widerstandswertes wird vorteilhaft bei nicht zu hoher Temperatur gearbeitet, damit die weitere Oxydation langsam vor sich geht und,das Verfahren im Augenblick der Erreichung des bei der betreffen-den Temperatur gewünschten Widerstandswertes abgebrochen werden kann.
• Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, die Charakteristik von Heißleitern in weiten Grenzen auf vorgegebene Werte einzustellen, und zwar vorzugswei,se in dem Sinne, daß ein erhöhter Kalteinsatz,strom ermöglicht wird. Ferner zeigt es kn Vorteil, daß durch die Aufbringung der Widerstandsschicht auf den Heißleiter die in dieser entstehende Stromwärme mit zur Beheizung des Heißleiters herangezogen wird, so daß bei dessen Gebrauch die gesamte, in der kombinierten Widerstandsanordnung verbrauchte Energie zur Ausnutzung der lleißleitereigenschaften benutzt wird.
• Schließlich gestattet das Verfahren, die an sich bewährten Metallüberzüge auf den Heißleitcrn an den Stromanschlußstellen beizubehalten, ohne daß diese- durch das therrniscbe Bekohlungsverfahren beschädigt werden können und ohne daß andererseits die Aufbringung der Beläge zu einer ungewollten Veränderung des Widerstands der Kohleschicht Anlaß geben könnte.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Heißleitern bestimmter elektrischer Charakteristik, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Heißleiteroberfläche eine Kohleschicbt nach einem der für Kohlewiderstände mit isolierendem keramischem Träger bereits vorgeschlagenen Verfahren aufgebracht wird und daß der elektrische Widerstand der Schicht gegebenenfalls durch einen nachfolgenden, nach Temperatur und Zeit geregelten Ox#,datioiisvorgang auf den gewünschtün Wert eingestellt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbringung der Hartkohleschicht in einer mit einem gasförmigen Kohlenwasserstoff versetzten indifferentenGasatmosphäre bei hoher Temperatur und gegebenenfalls vermindertem Gasdruck erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, #daß das Bekohlungsverfahren nach dem Aufbringen der für die Stromanschlüssc des Heißleiters erforderlichen Metallbeläge bei einer unter dem Schmelzpunkt des aufgebrachten Metalls liegenden Temperatur ,durchgeführt wird. 4. Verfahren nach Anspruch i und 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Bekohlungsverfahren vor dem Aufbringen der für die Stromanschlüsse des Heißleiters erforderlichen Metallbelägt bei einer vorzugsweise über dem Schmelzpunkt des aufzubringenden Metalls liegenden Temperatur durchgeführt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeläge bei erhöhter Temperatur in einem indifferenten, z. B. aus Kohlendioxyd bestehenden Gas oder Gasgernisch, z. B. durch Einbrennen einer kolloidalen Silberlösung, aufgebracht werden, worauf gegebenenfalls die Einstellung des richtigen Widerstandswertes #durch Oxydation ,der Kohleschicht erfolgt. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieEinstellung des richtigen Widerstandswertes der Kohleschicht durch ein nach Temperatur und Zeit geregelten Oxydationsverfahren bei Temperaturen von vorzugsweise mehr als 350' C erfolgt. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Kohleschicht versehene Heißleiter in einem auf eine bestimmte Temperatur einstellbaren Ofen behandelt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß der mit der Kohleschicht ver-#s,ehene Heißleiter durch Stromdurchgang erhitzt wird. g. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Widerstandswertes des mit der Kohleschicht verschenen Heißleiters während der Behandlung durch Messung verfolgt wird.