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Verwendung von Goldlegierungen für elektrische Geräte, insbesondere
Potentiometer Zur Herstellung von Potentiometern hat man bisher fast ausschließlich
PIatinmetalle und ihre Legierungen benutzt. Erst in jüngster Zeit hat man versucht,
auf der Grundlage des weniger wertvollen Goldes Legierungen für Feinpotentiometer
zu schaffen. So wurden recht brauchbare Gold-Palladium-Eisen-Legierungen für diesen
Zweck entwickelt. Hierbei handelt es sich allerdings um Legierungen, die noch einen
gewissen Gehalt an dem seltenen Platinmetall Palladium aufweisen. Weiterhin wurde
schon die Bedeutung der Gold-Nickel-Legierungen für die Herstellung von Potentiometern
erkannt. Man kann bereits durch Zusätze geringer Nickelmengen die für Potenfiorneterdrähte
erwünschte hohe Festigkeit erzielen. Beim Zusatz des Nickels zum Gold steigt jedoch
der spezifische Widerstand nur verhältnismäßig wenig an; man kann deshalb die Gold-Nickel-Legierungen
dann nicht zur Herstellung von Potentiometern verwenden, wenn ein höherer elektrischer
Widerstand gefordert wird, wenn also beispielsweise das Potentiometer nicht viel
Strom verbrauchen soll. Wenn man zur Behebung dieser Nachteile den Gold-Nickel-Legierungen
bestimmte dritte Stoffe, die den Widerstand erhöhen, zusetzt, muß man feststellen,
daß der Zusatz dieser dritten Stoffe die Oxydationsbeständigkeit verschlechtert
und außerdem die Einstellung eines konstanten Widerstandswertes erschwert. So weisen
die Gold-Nickel-Eisen-Legierungen zwar einen höheren Widerstand auf als die Zweistofflegierungen
aus Gold und Nickel, aber der Widerstandswert ist von der Temperaturbehandlung abhängig.
Deshalb ist einerseits bei der Herstellung der Feinpotentiometerdräbte eine
umständliche
Glühbehandlung notwendig und es so schwer möglich, die geforderten Widerstandswerte
genau einzustellen; andererseits besteht die Gefahr, daß bei Widerstandsdrähten,
die im Betrieb höhere Temperaturen erreichen, im Laufe der Zeit Widerstandsänderungen
eintreten.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, trotz der beschriebenen
Schwierigkeiten eine Legierung auf der Grundlage des Goldes zu ermitteln, die allen
Anforderungen entspricht, die an eine gute Potentiometerlegierung gestellt werden.
Es sollte also eine Goldlegierung gefunden werden, bei der die Legierungszusätze
den Widerstand stark erhöhen und die dabei aber einen gleichbleibenden Widerstand
aufweist, so daß der Widerstandswert der Drähte auf einen vorgeschriebenen Betrag
eingestellt werden kann, der auch bei stärkerer Erwärmung der Drähte im Betrieb
erhalten bleibt. Außerdem sollte die Oxydationsbeständigkeit der Legierung hohen
Anforderungen entsprechen und beispielsweise der Oxydationsbeständigkeit der Zweistofflegierung
aus Gold und Nickel ungefähr gleichkommen. Schließlich wurde verlangt, daß die neue
Legierung die für die Herstellung und den Gebrauch von Potentiometern günstigsten
mechanischen Eigenschaften, insbesondere hohe Festigkeit und Härte, aufweist.
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Es wurde gefunden, daß zum Unterschied von den bis jetzt benutzten
Goldlegierungen die Gold-Nickel-Mangan-Legierungen, die bisher nur für Verwendungen
wie Juwelierzwecke vorgeschlagen wurden, die geforderten Eigenschaften in hervorragendem
Maße vereinigen. Zur Herstellung von Potentiometern bewährt haben sich die Gold-Nickel-Mangan-Legierungen
mit einem Nickelgehalt von i bis i2 °/o und einem Mangangehalt von o,2 bis io °/o,
vor allem die Legierungen mit einem Nickelgehalt von 4 bis io °/o und einem Mangangehalt
von i bis 5 °/o, wobei der Rest der Legierung aus Gold besteht.
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Durch den Zusatz des Mangans zu den Zweistofflegierungen aus Gold
und Nickel wird die notwendige Widerstandserhöhung erzielt, um eine Anwendung der
Potentiometer auch in den Fällen zu erlauben, bei denen nur wenig Strom verbraucht
werden soll. Hierbei weisen nun im Gegensatz zu den anderen Legierungen auf der
Grundlage Gold-Nickel Überraschenderweise gerade die Gold-Nickel-Mangan-Legierungen
eine außerordentlich hohe Konstanz des elektrischen Widerstandes auf. Während die
anderen Dreistofflegierungen mit größerem spezifischem Widerstand auf der Basis
Gold-Nickel schon bei kleineren Nickelgehalten eine deutliche Abhängigkeit des spezifischen
Widerstandes von der Wärmebehandlung zeigen, wirkt sich der Manganzusatz dahin aus,
daß die Legierungen einen von der Vorbehandlung unabhängigen spezifischen Widerstand
erhalten und man infolgedessen den geforderten Widerstand von vornherein genau abstimmen
kann. Dieser Widerstand bleibt während des Gebrauchs auch selbst dann unverändert,
wenn die Drähte durch die Strombelastung erwärmt werden.
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Während die neuen Legierungen so vorzügliche elektrische Eigenschaften
besitzen, entsprechen sie gleichzeitig in hervorragendem Maße den besonderen mechanischen
Anforderungen, die vor allem hinsichtlich Festigkeit und Härte bei Herstellung und
Gebrauch an Potentiometer gestellt werden. Auch dies wird durch die weiter unten
gegebenen Zahlenbeispiele näher erläutert.
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Besonders überraschend ist, daß vor allem auch bei höheren Temperaturen
die Oxydationsbeständigkeit der Gold-Nickel-Legierungen durch einen 2- bis 5°/oigen
Zusatz des Unedelmetalls Mangan, das an sich auch in Verbindung mit Gold stark zur
Oxydation neigt, gerade bei den wichtigen Nickelgehalten von 5 bis g °/o nicht verschlechtert
wird. Betrachtet man den Verlauf der Oxydationsbeständigkeit in Abhängigkeit von
der Nickel- und Mangankonzentration, so stellt man fest, daß der Nickelzusatz der
durch den Mangan-Behalt an sich herbeigeführten Verschlechterung der Oxydationsbeständigkeit
entgegenwirkt. So ist folgende auffällige Beobachtung festzustellen: Glüht -man
Bleche bei 30o° C i Stunde an der Luft, so erkennt man schon ohne besondere Hilfsmittel,
daß die Legierung der Zusammensetzung 93 °/o Gold, 5 % Mangan, 2 °/o Nickel stärker
anläuft als die Legierung der Zusammensetzung 86 °/o Gold, 5 % Mangan, g °/o Nickel.
Mißt man den Übergangswiderstand dieser Legierungen gegenüber einer Iridiumkontaktkuppe,
so stellt man auch hierbei fest, daß der Widerstandswert bei der genannten Legierung
mit höherem Nickelgehalt nur etwa halb so hoch ist wie bei der Legierung mit niederem
Nickelgehalt. Obgleich also mehr Unedelmetall enthalten ist, wird auffallenderweise
die Legierung nicht unedler. - Bei einem bestimmten Verhältnis des Nickels zum Mangan,
wenn nämlich das Nickel etwa in der 2- bis 3fachen Menge des Mangans vorhanden ist,
liegen die Verhältnisse für die Verwendung -der Legierungen zur Herstellung von
Potentiometern besonders günstig.
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Im folgenden werden noch einige Beispiele gegeben, die belegen, wie
sich durch verhältnismäßig geringe Zusätze der Unedelmetalle hohe spezifische Widerstände
und günstige Festigkeitswerte erzielen lassen.
| Legierungszusammensetzung Zugfestigkeit Spezifischer |
| /o (ziehhart) Widerstand |
| Gold Nickel 1 Mangan kg/mm2 |
| 86 9 I 5 1i6 0,485 |
| 88 9 3 i07 0,369 |
| go 5 5 i02 0,468 |
| 92 5 3 87,3 0,339 |
| 94 5 i 72 O,iig |
| 93 2 5 86,5 0433 |
| 95 2 3 66,2 0,30i |
Man erkennt also, daß schon durch Mangangehalte von wenigen Prozenten spezifische
Widerstände von über 0,4 erhalten werden; durch eine Legierung der Zusammensetzung
87 °/o Gold, g °/o Nickel und 4 % Mangan wird bereits ein spezifischer Widerstand
von o,429 erzielt. Gleichzeitig werden Festigkeitswerte erhalten, die denen der
härtesten Platinlegierungen nahekommen.
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Die mitgeteilten Tatsachen beweisen, daß die Gold-Nickel-Mangan-Legierungen
die gestellte Aufgabe in hervorragendem-Maße lösen und somit einen vorzügliehen
Werkstoff
für die Herstellung von Drähten für Potentiometer und von Abnehmern darstellen.
Selbstverständlich können die bei den Gold-Nickel-Mangan-Legierungen aufgefundenen
Eigenschaften auch für andere elektrische Geräte, wie Kontakte für die Schwachstromtechnik,
ausgewertet werden.
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Um die Gold-Nickel-Mangan-Legierungen zu verbilligen, kann man dem
Gold Silber in solchen Mengen zulegieren, die die wertvollen Eigenschaften der Legierungen
noch nicht beeinträchtigen; Mengen von 30 °/o Silber sollen hierbei jedoch nicht
überschritten werden. Wird andererseits das Silber ganz oder teilweise durch Palladium
ersetzt, so erhält man Legierungen sehr hoher Korrosionsbeständigkeit, die sich
gegenüber den Gold-Palladium-Eisen-Legierungen sogar durch noch höhere Festigkeit
auszeichnen.
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Um besonders hohe Widerstandswerte zu erzielen, läßt sich außerdem
zu den Gold-Nickel-Mangan-Legierungen Eisen oder unter Umständen auch Kobalt in
Mengen von o,i bis 2 % zulegieren.