DE968529C - Elektrischer Widerstand aus auf einem nichtleitenden Traeger niedergeschlagener leitender Schicht - Google Patents

Description

Elektrische Schichtwiderstände sind infolge der geringen Stärke des aktiv wirksamen Teiles, nämlich der Schicht, empfindlich gegen äußere Einflüsse und erfordern Schutzmaßnahmen irgendeiner Art. Solche Schutzmaßnahmen bestehen üblicherweise aus Schutzüberzügen, die nicht nur mechanische Verletzungen der empfindlichen Widerstandsschicht abhalten und verhindern sollen, sondern auch für die Erhaltung und Konstanz der elektrischen Werte der Widerstandsschicht beitragen sollen. Selbst wenn man die Schicht, gleichgültig ob es sich um eine Metall- oder Kohlenstoffschicht od. dgl. handelt, nach einem solchen Verfahren herstellt, bei welchem Schichten erzeugt werden, die in ihrer Struktur keine zeitlichen Änderungen mehr zeigen, werden trotzdem durch die Einlagerung von Luft, anderen Gasen, Wasserdampf u. dgl. Veränderungen hervorgerufen, die sich erst im Laufe sehr langer Zeit, unter Umständen im Laufe von Jahren, stabilisieren und auch dann erst konstante Widerstandswerte zulassen. Dies ist der Grund dafür, weswegen selbst sogenannte Glanzkohlewiderstände zunächst noch ganz beachtliche Wertänderungen zeigen, die erst.im Laufe sehr langer Zeit zum Abklingen kommen. Ändern sich im Laufe der Zeit die Betriebsbedingungen bzw. Lagerungsbedingun-

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gen des Widerstandes, dann kann wiederum eine Unstabilität einsetzen, die bei gleichbleibenden veränderten Bedingungen wiederum erst im Laufe langer Zeit zum Abklingen kommt. Man hat nun Schichtwiderstände mit Schutzüberzügen der verschiedensten Art versehen. Am bekanntesten sind Lacküberzüge, die meist aus härtbaren Grundstoffen hergestellt und durch eine Temperatureinwirkung auf der Widerstandsschicht ίο ausgehärtet sind. Auch diese Widerstände unterliegen den vorbeschriebenen Veränderungen, wobei unter Umständen sogar noch eine größere Unstabilität zu beobachten ist, was vermutlich darauf beruht, daß die Widerstandsschicht aus dem Lacküberzug zunächst Lösungsmittel aufnimmt, die dann im Laufe der Zeit wieder abgegeben werden. Tm übrigen sind auch Lackschichten wie ähnliche andere Überzugskörper Mittel, · die sich lange Zeit chemisch bzw. physikalisch nicht im Ruhezustand befinden und naturgemäß auf die empfindliche Unterlage, nämlich die Widerstandsschicht, einwirken. Bei der Untersuchung dieser Verhältnisse und den damit in Zusammenhang stehenden Fragen hat sich nun ergeben, daß Kohlenstoffschichten, die aus sehr kleinen Kohlenstoffteilchen bestehen, eine sehr geringe Aufnahme für Lösungsmittel, Gase, Wasserdampf usw. besitzen. Da diesen Kohlenstoffteilchen gleichzeitig eine geringe Leitfähigkeit eigen ist bzw. da man die Herstellung dieser Teilchen so steuern' kann, daß sie sehr schlecht leiten, lassen sie sich zur Lösung des vorliegenden Problems verwenden, wenn man sie erfindungsgemäß als Überzugsschicht auf einer leitenden Widerstandsschicht anbringt. Die auf dem nichtleitenden Körper aufgetragene Widerstandsschicht, die noch Poren und Stoßstellen zwischen den einzelnen Kristallen enthält, wird beim Überziehen mit der äußerst feinen kristallinen Kohle bedeckt, wobei gleichzeitig die Poren und Löcher durch die feinen Kohleteilchen ausgefüllt werden. Wenn man derart hergestellte Widerstände nun mit einer an sich bekannten Lackschutzschicht versieht, dann hat man den Vorteil, daß einerseits wesentlich kleinere Anteile von Lacklösungsmitteln von der Widerstandsschicht aufgenommen werden und daß auch im Laufe der Zeit durch die Lackschicht hindurch diffundierende Gase nur in geringerem Umfang die Widerstandsschicht beeinflussen können, so daß derartige Widerstände eine überraschend hohe zeitliehe Konstanz zeigen, was für viele Fälle von ausschlaggebender Bedeutung sein kann. Wenn es sich bei der Widerstandsschicht um eine Glanzkohleschicht handelt, dann wird diese Kohlenstoffschicht gleichsam mit Kohlenstoff gefüllt. Die aus Kohlenstoff feinster Verteilung hergestellte Schutzschicht kann in verschiedener Weise erzeugt werden. Ein sehr einfaches Verfahren besteht darin, die Schicht aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen niederzuschlagen in ähnlicher Weise, wie es bei der Herstellung der Glanzkohlewiderstandsschichten bekannt ist. Um jedoch zu den erforderlichen kleinen Kohlenstoffteilchen zu gelangen, ist es notwendig, unterhalb der für die Erzeugung von Glanzkohle notwendigen Temperaturen zu bleiben und diese Schichten beispielsweise bei 700⁰ C und darunter herzustellen. Besonders zweckmäßig ist es, während der Abscheidung der für den Überzug bestimmten Kohlenstoffteilchen eine wesentlich höhere Konzentration des Kohlenwasserstoffdampfstromes zu verwenden im Gegensatz zur Widerstandsglanzkohleherstellung.

Vermutlich tritt bei dieser Herstellungsweise noch ein weiterer Effekt auf. Da die Kohleabscheidungstemperatur sehr niedrig und die Gaskonzentration hoch ist, werden neben den Kohleteilchen wahrscheinlich auch hochsiedende Kohlenwasserstoffreste, die nicht oder nur zum Teil gespalten sind, niedergeschlagen, so daß gleichsam eine dünne Schicht von dickflüssigen vergußmasseähnlichen Stoffen die einzelnen Kohleteilchen umhüllt, wodurch ein besonders dichter Abschluß durch die Schutzschicht erzielt wird. Diese Vermutung wird dadurch gestützt, daß bei der Anwendung des beschriebenen Verfahrens zeitweise geringe Mengen von teerähnlichen Bestandteilen an der Wand des Zersetzungsgefäßes feststellbar sind, die naturnotwendigerweise dann auch auf den Widerstandskörpern vorhanden sein müssen.

Man könnte nun daran denken, die für den Schutzüberzug benutzte Kohlenstoffmodifikation für die Herstellung der Widerstandsschicht zu benutzen, da diese Schicht doch offenbar bessere -Eigenschaften hinsichtlich der Aufnahmefähigkeit von Fremdbestandteilen u. dgl. aufweisen, so daß eine höhere Widerstandskonstanz gegeben sein müßte. Dies ist prinzipiell möglich, jedoch werden dann Nachteile in Kauf genommen, die bei den erfindungsgemäßen kombinierten Schichtwiderständen nicht auftreten. Wenn auch die Schutzschichten aus kleinkristalliner Kohle über eine höhere Konstanz verfügen und diese Kohle auch härter ist als die Glanzkohle, so liegt doch unter anderem der Temperaturkoeffizient dieser Kohle ungünstiger, was stark hinderlich ist. Außerdem aber ist die Verwirklichung dieser Idee dadurch unmöglich, daß im Falle der Abscheidung der kleinkristallinen Kohlenstoffschicht durch Zersetzung gasförmiger Kohlenwasserstoffe bei tiefen Temperaturen die Bekohlung der Trägerunterlagen sehr ungleichmäßig wird, daß, wie man zu sagen pflegt, die Oberfläche des Trägers in die Widerstandsschichtbildung mit eingeht.

Da bei Schichtwiderständen im Interesse einer gleichmäßigen und hohen Belastbarkeit größter Wert auf gleichmäßige homogene Schichten gelegt werden muß, ist also die Herstellung der Widerstandsschicht bei hohen Temperaturen, wie sie für die Glanzkohleherstellung bekannt sind, nämlich 900 bis iooo⁰ C, erforderlich.

Um daher sowohl widerstandsmäßig als auch schutzschichtmäßig ein Optimum zu erzielen, ist es notwendig, Widerstandsschicht und Schutzschicht getrennt bzw. in zwei Verfahrensstufen herzustellen. Bei der Bildung der Widerstandsschicht nach dem Glanzkohleverfahren ist die Herstellung des Widerstandes nach dem Kennzeichen der Erfindung

besonders einfach. Nachdem man die Widerstandsträger in üblicher Weise bei hohen Temperaturen mit Glanzkohleniederschlägen versehen hat, stellt man die Zufuhr des Kohlenwasserdampfstromes ab und läßt den Bekohlungsbehälter abkühlen. Wenn er eine Temperatur von 700⁰ C erreicht hat, stellt man die Zufuhr des Kohlenwasserstoffdampfes wieder an bzw. sorgt für die Zufuhr eines wesentlich konzentrierteren Gemisches und bekohlt nun bei weiterer natürlicher Abkühlung des Ofens weiter, bis eine genügend starke Schutzschicht aus kleinkristalliner Kohle erzeugt ist.

In der Zeichnung ist schematisch an einem Querschnitt die Verwirklichung des Erfindungsgedankens näher erläutert, α ist der Trägerkörper, der beispielsweise aus einem Porzellanstäbchen bestehen kann. Auf diesem ist die Widerstandsschicht b, die nach aus der Widerstandstechnik her bekannten zweckmäßigen Verfahren gebildet sein kann, auf-

ao gebracht. Die Risse, Poren und Stoßstellen der aus einzelnen Kristallen bestehenden Widerstandsschicht b sind mit äußerst kleinkristalliner Kohle c ausgefüllt und gleichzeitig die gesamte Widerstandsschicht b mit dieser Kohle bedeckt. Einwirkungen von Fremdgasen und ähnlichen Stoffen auf die Widerstandsschicht b werden durch die feinkristalline Kohle c ferngehalten bzw. stark vermindert. Über der feinkristallinen Kohlenschicht c kann dann noch eine Schutzlackschicht d beispielsweise durch Aufspritzen oder Einbrennen angebracht sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Elektrischer Widerstand aus auf einem nichtleitenden Träger niedergeschlagener leitender Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht mit einer aus kleineren Teilchen als Glanzkohlekristallen bestehenden schlechter leitenden Kohlenstoffschicht überzogen ist.

   ' 2. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht aus einer unterhalb der Glanzkohleabscheidungstemperatur gegebenenfalls bei höherer Konzentration des Kohlenwasserstoffdampfes gewonnenen Kohlenstoffschicht besteht.

   3. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht bei 700⁰ C oder darunter abgeschieden ist.

   4. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht aus Glanzkohle besteht.

   Entgegengehaltene ältere Rechte:
   Deutsches Patent Nr. 881 687.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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