CH138805A - Elektrischer Widerstandskörper und Verfahren zur Herstellung desselben. - Google Patents

Description

  Elektrischer Widerstandskörper und     Zerfahren    zur Herstellung desselben.    Die vorliegende     Erfindung    bezieht sich  auf einen     .elektrischen    Widerstand oder Heiz  körper, welcher aus einem     hartgesinterten,     stromleitenden keramischen Material besteht,       das    als leitenden Bestandteil metallisches  Silicium enthält, und auf ein Verfahren     :rnz     dessen     Herstellung.     



  Als Ausgangsmaterial wird     ein.    Gemisch  verwendet,     welches    aus     bekannten    kerami  schen Rohstoffen, aus     Silicium    oder einer       Siliciumlegierung    mit hohem     Silciumgehalt     und einem Zusatz von ,leichtschmelzbarer Sub  stanz, insbesondere     einer    solchen, welche Bor  säure in gebundener Form enthält, besteht.  Dieses Gemisch,     :dessen    Bestandteile in pul  verisierter oder körniger Form angewendet  werden,     ,bildet    die rohe Widerstandsmasse.

    Sie kann     :durch        Anfeuchten    mit Wasser oder       andern    Flüssigkeiten in plastischen     Zustand     gebracht werden und wird dann in derselben  Weise verarbeitet, wie     bekannte        keramisohe     Massen. Durch     Formen    oder Pressen werden  aus der     Widerstandsmasse    Stäbe, Röhren,  Platten oder     Gefässe        angefertigt,    wie solche    aus Porzellan, Steinzeug oder Töpferware  hergestellt werden. Die so erhaltenen -rohen  Widerstandskörper werden in üblicher Weise  gebrannt.  



  Als keramisches     Rohmaterial    kommen in  Betracht Ton,     Kaolin,    Talkum,     Magnesit,     Feldspat,     Quarz,        ;S!ahamotte,        insbesondere    Zu  sammensetzungen solcher .Stoffe, nach Art  bekannter keramischer Massen. Diese Stoffe  werden     vermischt    mit     Silicium.    oder einer       Siliciumlegierung    mit hohem     ;Siliciumgehalt,     welche vorher zu pulveriger oder     körniger          Form    zerkleinert werden.  



  Bei der     Verwendung    von     Gemischen,    wel  che aus fein     pulverisierten        Silicium    und kera  mischer     Rohmasse        bestehen,    hat sich das  überraschende Resultat ergeben, dass :die dar  aus hergestellten     Körper    elektrisch vollstän  dig nichtleitend sind.     Auch    wenn im Gemisch  :eine grosse Menge Silicium enthalten ist, kann  am fertigen .Produkt keine !merkliche .Leit  fähigkeit festgestellt werden.

   Bei Betrachtung  der Bruchfläche solcher Körper zeigt sich  zwar keine     sichtbare        Oxydation    des Siliciums,      aber es ist     .dennoch    möglich, dass sich die ein  zelnen     Siliciumteilchen    beim Brennen mit  einer äusserst dünnen Oxyd-haut     -überziehen,     welche den     :Stromä-trchgaiig    verhindert. Lei  tende Körper können gelegentlich dadurch  erhalten werden, - dass Silicium in körniger  Form angewendet wird.

   Dabei ist es jedoch  nicht leicht möglich, zuverlässig einen be  stimmten     Widerstandswert    :zu erzielen und  die- Körper zeigen den weiteren     Übelstand,          dass    :der     Widerstandwert    mit :steigender Tem-         peratur    rasch abnimmt.  



  Es ist deshalb ein wichtiges Merkmal der  <B>EI</B> Hindung, dass zu dem Gemisch von     kerami-          sehen    Rohmaterial und     .Silicium    eine leicht  schmelzbare     gubstanz    hinzugefügt wird,  welche als     Flussmittel    wirkt. Besonders eig  nen-     ;sich    Substanzen, welche Borsäure oder       Borate    enthalten.

   Diese können in bekannter  Weise mit andern Stoffen zusammen zu Frit  ten oder Gläsern verschmolzen und in :dieser  Form     -beigefügt        werden:.    Durch diese Beimi  schung zum     -Gemisch    von -Silicium oder     Sli-          ciumlegierung    und keramischen Rohmaterial  erhält man Körper, :

  die den     Strom    leiten,  .gleichgültig     ob        Silicium        fein    gepulvert öder  in körniger Form     verwendet-wird.        Die-Leit-          fähigkeit    hängt     nicht    mehr von Zufällen ab,  sondern     eine        bestimmte    Zusammensetzung er  gibt unter gleichbleibenden Umständen stets  einen     :bestimmten    spezifischen Widerstand.  



  Als Beispiel möge folgende Zusammen  setzung .dienen:     -          ZO    Teile pulverisiertes Silicium     .oder        F'er-          ro:siliciüm    mit     90-95%        Si,     55 Teile     Ton,     15 Teile     pulverisierte        Fritte,    welche un  lösliche     Bohrverbindungen    enthält.  



  Durch     Verän        derung    des Gehaltes der     Mi-          echung    an     Silicium    oder     Siliciumlegierung,     kann der spezifische Widerstand des Mate  rials innerhalb weiter Grenzen gewählt wer  den. Besonders     wichtig        ist    auch die Tatsache,  dass durch -geeignete Bemessung des Zusatzes  aal leicht     sehmelzbaier        iSubstanz,die    Tempera  turcharakteristik des Widerstandes     beeinflusst     werden kann.

   Die bisher bekannten     Wider-          standsmaterialien,    welche aus einem Gemisch    von Leitern und     Nichtleitern        bestehen,    be  sitzen fast .alle eine stark negative     Te:mpera-          turcharakteristik.-    Es ist häufig, dass der  Widerstand solcher Materialien bei Rotglut       nur    einen Viertel     !o:der    sogar     nur    einen Zehn  tel beträgt vom Werte bei gewöhnlicher Tem  peratur. Solche Widerstandskörper sind für  die meisten Zwecke nicht geeignet.

   Es ist des  halb     ein    grosser Vorteil der Widerstände ge  mäss Erfindung, dass- sie mit positiver, mit       schwach    negativer Temperaturcharakteristik  öder mit nahezu     konstantem    Widerstand her  gestellt werden können. Die im Beispiel ange  führte Zusammensetzung ergibt ein     Wider-          standsmaterial    - mit positiver Temperatur  charakteristik, das heisst der Widerstand       nimmt    mit steigender     Temperatur    zu.

   Durch  Verringerung des     FrittezusaIzes        wird    die       Temperaturcharakteristik    schwächer positiv  und kann     schliesslich    so gewählt werden,     däss     der Widerstand     beim    Erwärmen nahezu kon  stant bleibt. Durch weitere Verringerung des  Zusatzes wird die     Temperaturcharakteristik     negativ.  



  Die     aus,der    Widerstandsmasse geformten  Körper werden, wenn nötig getrocknet und  dann gebrannt. Die     Brenntemperatur    richtet  sich nach ,der     Ausammensetzung        und    dem     ge-          wünschten    Widerstandswert. Sie liegt in der  Regel zwischen     1-200        a    und 1400  .  



  In manchen Fällen ist es vorteilhaft, der       Widerstandsmasse        ausser        iSilicium    eine       Chromlegierung,    beispielsweise     Ferrochro:m,          beizufügen    oder.     das        iSiliciüm    teilweise     durch     diese zu ersetzen.

   Es     wird    dadurch besonders  .die     Temperaturwechselbeständibkeit        gestei.-          -gert,    so dass die     Widerstände    im     @Gebrauch     plötzliche     Erhitzung    und Abkühlung besser       ertragen.        Eine    solche Widerstandsmasse hat  beispielsweise folgende Zusammensetzung:  15 Teile     Ferrochrom,     25 Teile Silicium,  10 Teile Borax,  30 Teile Ton.  



       17m    eine gutleitende     Verbindung    mit der       Stromzuführung    zu     ermöglichen,    werden     die     Kontaktstellen der     Widerstandskörper    aus  besser leitendem Material     ausgebildet.    Hier-      für eignet sich, zufolge ihres metallischen  Charakters, besonders eine Masse mit hohem  Gehalt an Chromlegierung, bestehend bei  spielsweise aus:  60 Teilen     Ferrochrom,     1.5 Teilen     Silicium,     7 Teilen Borax,  1$ Teilen Ton.

      Eine weitere Methode zur     Ausbildung    der       Stromzuführung    besteht darin, dass     man     beim Formen der Widerstandskörper an den  Kontaktstellen Stifte aus hitzebeständiger  Legierung einbettet,     welche    sich beim Bren  nen mit dem Widerstandsmaterial     verbinden.     Beim Gebrauch des Widerstandes wird dann       rlas    herausragende Stiftende mit dem Draht  oder Kabel der Stromquelle verbunden.  



  Die Möglichkeit .das Widerstandsmaterial  in verschiedener Zusammensetzung herzustel  len und damit verschiedene Wirkungen     hin-          sicUtlich    des spezifischen Widerstandes und  der     Temperaturcharakteristik    zu erzielen, er  la'u'bt die Anpassung der Widerstandskörper  an unzählige Anwendungszwecke der     Elek-          trotechnik    und der     elektrischen    Heizung.

   Die  Herstellung     nach        Art    bekannter keramischer  Erzeugnisse,     gestatteet    nicht nur die Her  stellung der Widerstände in jeder     Form        und     Grösse, sondern auch     .das    Anbringen von Iso  lationsschichten an .der Oberfläche,     indem    die  Körper, in an sich bekannter Weise,     vor,dem     Brennen mit     Engoben    versehen oder glasiert  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Elektrischer Widerstandskörper, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem hart ge sinterten, stromleitenden keramischen Material besteht, welches als leitenden Bestandteil metallisches Silicium enthält. II. Verfahren zur Herstellung eines elektri schen Widerstandskörpers nach Patentan spruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch herstellt aus kerami schen Rohstoffen und Silicium mit einem Zusatz von borsäurehaltiger Substanz und die so gebildete Widerstands imasse formt und brennt. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass man dem Gemisch Fritten beigefügt, welche Borate enthalten. 2. Verfahren nach Patentanspruch II, da Uurchgekennzeichnet, dass man durch einen geringen Zusatz an borsäurehaltiger Substanz eine negative Temperaturcha rakteristik des Widerstandes erzielt. B.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da- durc11 gekennzeichnet, dass man durch Erhöhung des Zusatzes an borsäureh@al- tiger Substanz eine positive Temperatur charakteristik des Widerstandes erzielt. 4. Verfahren nach Patentanspruch II, @da- ,durch .gekennzeichnet, dass man eine Legierung mit hohem Siliciumgehalt ver wendet. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch II, .da- durGh gekennzeichnet"dass man hochpro zentiges Ferrosicilium verwendet. 6. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass man -dem Gemisch eine Chromlegiermg beifügt. 7. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass man dem Gemisch Ferrochrom. beifügt. B.

   Verfahren nach Patentanspruch II, Ja- ,durch gekennzeichnet, -dass man beim Formen des Widerstandskörpers die Kon taktstellen aus einer Masse mit hohem Gehalt an einer Chromlegierung aus bildet.

   9. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass man beim Formen des Widerstandskörpers an den Kontaktstellen für die Stromzuführung Stifte aus hitzebeständiger Legierung einbettet, welche sich beim Brennen mit .denn Widerstandsmaterial verbinden. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch 1I, da- .durch gekennzeichnet, dass man den geformten Widerstandskörper vor dem Brennen glasiert.