DE967799C - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Widerstaenden - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 12. DEZEMBER 1957

S 23541 VIIId j 21 c

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtwiderständen, bei denen ein leitender Stoff, insbesondere Kohlenstoff, aus sich bei hoher Temperatur zersetzenden Kohlenstoffverbindungen, wie vor allem Kohlenwasserstoffen, auf einen hocherhitzten keramischen Träger niedergeschlagen wird, wobei die Oberfläche des keramischen Trägerkörpers mit einem das Niederschlagen des leitenden Stoffes, also z. B. des Kohlenstoffes, unterstützenden Stoff mindestens teilweise vorbehandelt ist, so daß sich auf den vorbehandelten Stellen der Oberfläche des keramischen Körpers der leitende Stoff stärker bzw. fester niederschlägt als auf den nicht vorbehandelten Stellen. Als das Niederschlagen des leitenden Stoffes unterstützende Stoffe sind in der deutschen Patentschrift 634 209 Kohlenstoff, Metallsalz oder Metalloxyd beschrieben. Zum Unterschied gegenüber dem auch bekannten Ätzverfahren der Oberfläche des keramischen Trägerkörpers kann dabei der das Niederschlagen z. B. des Kohlenstoffes unterstützende Stoff auch während des Bekohlungsvorganges auf der Oberfläche des keramischen Körpers verbleiben und z. B. eine Zwischenschicht bilden.

Widerstände mit Zwischenschichten, die die Haftfestigkeit der hergestellten Widerstandsschicht auf der Trägerunterlage erhöhen sollen, sind ebenfalls, und zwar durch die österreichische Patentschrift 137 832, bekanntgeworden. Als Zwischenschicht dient dort eine Glasur oder Emailschicht, die sich zweckmäßigerweise während des Anlagerungsprozesses der Wider-

709 802/71

Standsschicht in einem erweichten Zustand befindet, so daß die leitenden Partikel fest verankert werden können.

Auch die Erfindung bedient sich solcher Zwischenschichten, die beispielsweise aus einer bei der Zersetzungstemperatur der niederzuschlagenden Schicht flüssigen oder weichen Glasur oder Emailschicht auf einem Tragkörper bestehen. Nach dem Kennzeichen der Erfindung wird nun vorgeschlagen, den keramisehen Träger vor der Schichtbildung mit Bor oder borhaltigen Stoffen, wie Borsäure, Borax oder anderen Metallboraten bzw. Borverbindungen, wie Boranen, zu behandeln. Der Vorteil dieses Verfahrens ist außerordentlich groß, insbesondere werden, wie an sich bekannt, Risse in der Keramikoberfläche durch das flüssige Glas oder Email überdeckt oder verschlossen, so daß der leitende Stoff, z. B. ein Metall oder der Kohlenstoff, mit dem Glas oder Email eine sehr fest haftende Widerstandsschicht bildet, die keine Risse oder Fehlstellen aufweist. Durch das Bor wird aber im Gegensatz zu den bekannten Mitteln auch der Temperaturkoeffizient der Kohleschicht günstig, d. h. vor allem erniedrigend, beeinflußt. Um eine besonders feine und gleichmäßige Glas- oder Emailbildung zu erzielen, ist es außerdem zweckmäßig, diese mit dem Keramikträgerkörper glas- oder emailbildenden Stoffe bei hoher Temperatur und geringem Druck bzw. völligem Sauerstoffabschluß aus der Gasphase auf dem keramischen Körper niederzuschlagen. Hierzu werden z. B. — und dies hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen— als glas- oder emailbildende Stoffe Borverbindungen verdampft und über die hocherhitzte Keramik geleitet, wobei sich das Bor aus seiner in der Hitze zerfallenden Verbindung auf der Keramik niederschlägt und dort mit ihr eine äußerst feine Glasur- oder Emailschicht bildet, die gewissermaßen auf den keramischen Trägerkörper aufgewachsen ist und außerordentlich fest auf ihm haftet.

Werden auf und in solche Schichten dann leitende Stoffe, wie insbesondere Kohlenstoff, unter hoher Erhitzung des Trägers und bei hohem Unterdruck niedergeschlagen, indem z. B. der Dampf von Kohlenwasserstoffen über die Keramik geleitet wird, so entstehen sehr gut haftende leitende Schichten, die Beanspruchungen, z. B. durch den aufgebrachten Lack oder durch die Kontaktierungskappen, sehr gut widerstehen. Sehr geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei der Herstellung von sehr schwach leitenden Oberflächen auf Isolatoren, z. B. Hoch-Spannungsisolatoren, wie dieses vielfach gewünscht wird.

In den Fig. 1 bis 5 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden erläutert werden. Aus diesen Figuren und der folgenden Erläuterung gehen weitere Einzelheiten der Erfindung hervor. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Widerstand. Hierin ist 1 der keramische Trägerkörper, dessen Oberfläche z. B. mit Borax vorbehandelt, z. B. bestrichen, ist. Wird ein so vorbehandelter Trägerkörper dann bei hohem Unterdruck erhitzt, so wird die Boraxschicht flüssig und bildet auf der Oberfläche eine sehr dünne Glasurschicht 2; diese Schicht wirkt gewissermaßen wie eine Art Vorbekeimung, indem sich der leitende Stoff, insbesondere der Kohlenstoff, auf den vorbehandelten Stellen schneller niederschlägt als auf den nicht vorbehandelten. Auf die Schicht 2 ist dann die leitende Schicht 3, z. B. eine Kohlenstoffschicht, in der angegebenen Weise niedergeschlagen, deren Teilchen fest auf der Zwischenschicht haften, da sie vermutlich teilweise in diese eindiffundieren. Gegebenenfalls empfiehlt es sich, die Bildung der Vorbekeimungsschicht 2 und das Niederschlagen des leitenden Stoffes in nur einem Arbeitsgang durchzuführen, indem der mit dem Borax zunächst nur bestrichene Trägerkörper in dem gleichen Raum bei geringem Druck hocherhitzt wird, in dem danach oder gleichzeitig auch die leitende Schicht 3 niedergeschlagen wird. Man kann auch die glas- oder emailbildenden Stoffe aus der Gasphase auf den Keramikkörper niederschlagen, was beispielsweise durch Bedampf ung mit Borverbindungen, wie Boranen, erfolgen kann. Durch die Aufbringung der den Niederschlag der Schicht 3 beschleunigenden Schicht 2 werden also die Bekohlungszeiten für Widerstände bestimmten Ohmwertes außerdem erheblich verringert.

Einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Widerstand zeigt Fig. 2 in dem wiederum der keramische Trägerkörper mit 1, die aufgebrachte Schicht mit 2 und die Kohlenstoffschicht mit 3 bezeichnet sind. Auf die Enden des z. B. zylindrischen Trägerkörpers sind die Kappen 4 und 5 aufgeschoben, die mit den Zuleitungen 6 und 7 in geeigneter, nicht näher dargestellter Weise verbunden sind. In vielen Fällen empfiehlt es sich nun nicht, die ganze Oberfläche des Widerstandes in der angegebenen Weise vorzubehandein, sondern die Schicht 2 z. B. in einer Wendel aufzubringen, so daß sich der Kohlenstoff bei der Bedampfung im wesentlichen nur wendelförmig auf dem keramischen Trägerkörper niederschlägt. Ein in dieser Weise hergestellter Widerstand ist in Fig. 3 dargestellt, in der wiederum die Endkappen des Widerstandes mit 4, 5 und die Zuleitungen mit 6, 7 bezeichnet sind. Die den Widerstand bildende wendeiförmige Kohleschicht ist in diesem Ausführungsbeispiel mit 8 bezeichnet. Zur weiteren Verbesserung der erfindungsgemäßen Widerstände können auch mit einer vertieften Wendel versehene Widerstandskörper hergestellt werden, wie dies bei dem in Fig. 4 gezeigten Widerstand der Fall ist. Hierbei ist nur die Vertiefung des Trägerkörpers 9 mit der Schicht 2 vorbekeimt, so daß auf dem fertigen, in Fig. 4 gezeigten Widerstand praktisch nur die vertiefte Wendel 10 bekohlt ist. Eventuell auf den zylindrischen Oberflächenteilen haftengebliebene Kohlenstoffteüchen werden, falls sie stören, in einfachster Weise durch leichtes Abschleifen od. dgl. entfernt. Um trotz der vertieften Wendelung eine einwandfreie Kontaktierung dieses Widerstandes durch die Kappen 4, 5 mit den Stromzuführungen 6, 7 zu erzielen, sind außerdem die beiden Enden des Widerstandskörpers 9 in der in Fig. 5 durch strichpunktierte Linien angedeuteten Weise auch auf dem zylindrischen Teil der Oberfläche des Körpers 9 mit der Schicht 2 versehen, so daß sich an ihren Enden der Kohlenstoff auch auf diese zylindrischen Teile niederschlägt und mit der Kappe 4 (bzw. mit der Kappe 5 am anderen, in Fig. 5 nicht

dargestellten Ende) einen einwandfreien Kontakt bildet.

Schließlich sei noch erwähnt, daß die Erfindung nicht auf ein bestimmtes Verfahren zur Erzeugung der leitenden Niederschläge beschränkt ist. So können z. B. statt Kohlenstoff auch Metalle direkt aus dem Dampf dieses Metalls oder aus Metallverbindungen (z. B. Metallkarbonylen) niedergeschlagen werden. Statt der thermischen Verdampfung kann auch Kathodenzerstäubung verwendet werden. Schließlich ist es auch möglich, den Trägerkörper auf seiner Oberfläche nur teilweise mit der Glas- oder Emailschicht zu versehen, ohne daß dadurch der Erfmdungsgedanke verlassen wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung von Schichtwiderständen, bei dem ein leitender Stoff, z. B. Metall oder Kohlenstoff, aus der Gasphase auf einen hocherhitzten keramischen Träger niedergeschlagen wird, welcher vor dem Niederschlagen des leitenden Stoffes auf seiner Oberfläche mindestens teilweise mit den Niederschlag des leitenden Stoffes beeinflussenden Stoffen, z. B. einer bei der Zersetzungstemperatur der niederzuschlagenden Schicht flüssigen oder weichen Glasur oder Emailschicht, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Träger vor der Schichtbildung mit Bor oder borhaltigen Stoffen, wie Borsäure, Borax oder anderen Metallboraten bzw. Borverbindungen, wie Boranen, behandelt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbekeimenden, insbesondere glas- oder emailbildenden Stoffe bei hoher Temperatur und geringem Druck bzw. völligem Sauerstoffabschluß aus der Gasphase auf dem keramischen Träger niedergeschlagen werden.
3. 3. Isolator für Starkstromzwecke, gekennzeichnet durch eine hochohmige, nach einem der Verfahren nach Anspruch 1 und 2 hergestellte Oberfläche.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 634209;
   österreichische Patentschrift Nr. 137 832.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ® 709 802/71 12.57