CH246801A - Elektrischer Widerstand und Verfahren zu seiner Herstellung. - Google Patents

Description

      Elektrischer    Widerstand     und    Verfahren zu     seiner        Herstellung.       Die vorliegende     Erfindung    bezieht sich  auf einen elektrischen Widerstand mit einem  negativen Temperaturkoeffizienten,     welcher     vorwiegend aus einer homogenen     Spinellphase     besteht, die aus     Mg0,        Fe0,        A1=03    und     Fe.-0,     aufgebaut     ist,    vorzugsweise in einem, Mole  kularverhältnis     111g0:        A1203,    welches nicht  oder wenig von 1 abweicht.

    



  Widerstände dieser Art, bei denen die       Spinellphase    bei einer Temperatur von rund  500  C nicht mit einer zweiten Phase über  sättigt ist, sind in der schweizerischen Pa  tentschrift Nr. 237262 beschrieben und kön  nen, wie in dieser     Patentschrift    angegeben,  wie folgt hergestellt     werden:    Die erforderli  chen, in den feinverteilten Zustand gebrach  ten Stoffe werden     gut    vermischt und auf  eine in der keramischen Technik übliche       Weise    in die gewünschte Form gebracht.

   Dar  auf wird gesintert und abgekühlt, in der  Weise, dass die Gesamtmenge der zweiwerti  gen zu der Gesamtmenge der dreiwertigen  Oxyde in einem     Molekularverhältnis    steht,  das sehr wenig von 1 abweicht. Zu diesem  Zweck muss die     Sintertemperatur    und die       ..Zusammensetzung    (Sauerstoffgehalt) der um  gebenden Gasatmosphäre beim     Sintern    und  beim Abkühlen entsprechend gewählt werden.  



  Es hat sich herausgestellt, dass bei. der  Anfertigung solcher Widerstände -in grösserer  Zahl die genaue Einstellung der     Sintertempe-          ratur    und- der Zusammensetzung des umgeben  den Gases Schwierigkeiten mit sich bringt.    Infolgedessen kann es vorkommen, dass die  erhaltenen Widerstände bei hoher Belastung  sich merklich in     ihrenWiderstandseigenschaf-          ten    ändern und dass bei der Anfertigung un  zulässig grosse Unterschiede in den Eigen  schaften auftreten.  



  Es     wurde    nun gefunden, dass diese Nach  teile nicht auftreten, wenn     beim.    Sintern und  Abkühlen das Entstehen sogar des - gering  sten     Übermasses    an dreiwertigen Oxyden ver  mieden wird..  



  Die vorliegende     Erfindung    besteht daher  in einem elektrischen     Widerstand    mit nega  tivem Temperaturkoeffizienten,     der        aus        Mg0,          Fe0,    A1203 und     Fe20"    in Form einer homo  genen     Spinellphase    aufgebaut ist, in der ein  höchstens 10     Mol.        %    aller Oxyde     betragendes     Übermass der zweiwertigen Oxyde (im all  gemeinen in Form eines     Mischkristalles    von       11M0    und     Fe0)

          dispergiert        ist.     



  Zur     Verdeutlichung    wird erwähnt, dass  sich bei den     Untersuchungen,    welche zu der       Erfindung    geführt haben, ergeben hat, dass  das erwähnte geringe     Übermass    der zweiwer  tigen     Oxyde        die    Widerstandseigenschaften  praktisch nicht beeinflusst, während dies bei  einem     Übermass    der dreiwertigen Oxyde wohl  der Fall ist.

   Dies scheint damit     zusam@nnen-          zuhängen,    dass die zweiwertigen     Oxyde,        Mg0     und     Fe0,    auch in Form von     Misehkrislallen,     bereits bei der     Sintertemperatur    in der     Spi-          nellphase    wenig oder nicht löslich sind und  folglich im fertigen     Erzeugnis    gleichmässig           dispergiert        vorkommen.    Im Gegensatz dazu       sind    die dreiwertigen Oxyde bei der Sinter  temperatur sehr gut in der     Spinellphase    lös  lich,

   so dass sie sich beim Abkühlen oder auch  während der     Verwendung    bei hoher Bela  stung an den Grenzflächen der     Spinell-          kristalle    absetzen können und unter diesen       Verhältnissen    die Widerstandseigenschaften       wesentlich    beeinflussen können.  



  Die vorliegende Erfindung umfasst     fer-          n6r    ein Verfahren zur Herstellung der Wider  stände, bei dem das zur Bildung der Wider  standsmasse erforderliche Material nach der  Formgebung gesintert wird, wobei die Zu  sammensetzung des Ausgangsmaterials, die       Sintertemperatur    und die umgebende Gas  atmosphäre beim     Sintern    und beim Abkühlen  derart gewählt werden, dass     eine    homogene       Spinellphase    aus     Mg0,        Fe0,        Al_03    und     Fe,03     erhalten wird,

       in    der ein höchstens 10     Mol.     aller Oxyde betragendes     Übermass    der zwei  wertigen Oxyde     dispergiert        ist.     



  Da erfindungsgemäss ein geringes Über  mass der zweiwertigen     Oxyde    im Endprodukt  zulässig     ist,    hat man beim Einstellen der       erwähnten,    das Endergebnis     beeinflussenden     Faktoren eine grössere     Freiheit,    als wenn Ab  weichungen von der     Spinellzusammensetzung     nicht zulässig sind. Auch kann bei der Her  stellung in grösserem Massstab das Auftreten  eines Übermasses der dreiwertigen Oxyde mit  grösserer Sicherheit vermieden werden.  



  Sehr einfach kann von einem     Gemiseh     ausgegangen werden, von dem wenigstens das  Eisenoxyd vorher so gut     wie    möglich in die       Spinellform        (Fe30,)    gebracht worden ist und  die     Sinterung    in einer in     bezug    auf dieses  Gemisch schwach reduzierenden     Atmosphäre     durchgeführt wird. Die reduzierende Wir  kung kann nicht nur durch die Zusammenset  zung der Gasatmosphäre, sondern, da es sich  hier um die     Behandlung    grösserer Material  mengen handelt, vorteilhaft auch durch die       Strömungsgeschwindigkeit    des Gases beein  flusst werden.  



  Zur     Erhaltung        eines    gleichmässigen End  produktes ist es in     einigen    Fällen     erwünscht,     nachdem die     zusammensetzenden        .Stafge.        bei-,=            spielsweise    durch Mahlen in einer Kugel  mühle, sehr fein verteilt     und-    innig vermischt  sind, das erhaltene Gemisch während einiger  Zeit, beispielsweise während.

   etwa 1     Stunde,     auf     eine        Temperatur        unter    der     Sintertempe-          ratur,    beispielsweise auf 1400  C,     vorzubren-          nen    und darauf wieder zu mahlen.     Ge-          wünschtenfalls    kann das. Material in Form  von durch Pressen erhaltenen Briketten vor  gebrannt werden.

     Es ist vorteilhaft, von     einem    Gemisch  auszugehen, das möglichst einer     Spinell-          zusammensetzung    entspricht, da     dann.    die  Wahl solcher Verhältnisse bei der     Sinterung,     dass     kein    Übermass an dreiwertigen Oxyden  im Endprodukt auftritt, sich am einfachsten       verwirklichen    lässt.

   Wenn auf     diese        Weise     verfahren wird, kann     beispielsweise    das Vor  brennen in einer Gasatmosphäre     durchgeführt     werden, in welcher der Sauerstoffgehalt des  Gemisches sich nicht ändert, und das Sin  tern kann in einem     in        bazug    auf das Gemisch  schwach reduzierend wirkenden     Gasstromer-          folgen.    Das     Vorbrennen    kann zu diesem  Zweck- in     einem    geschlossenen Raum statt  finden.  



  Die erfindungsgemässen Widerstände kön  nen beispielsweise zur     Beseitigung    von Span  nungsstössen und als     Ausgleichwiderstände     Anwendung finden.  



  Für die Herstellung eines Widerstandes  kann man beispielsweise -wie folgt verfah  ren: Eine     Mischung    von 2,35     Mol.        MgA1,04     mit 1     Mol.        Fess0,    wird     während    4     Stunden        mit     Alkohol in einer     Eisenkugelmühle    gemahlen,  in einer mit     Stickstoff    gefüllten abgeschlos  senen Röhre auf- eine Temperatur von 1400  C       vorgebrannt    und dann wieder während 4  Stunden gemahlen.

   Hiervon werden     unter     Anwendung von     Nitroeellulose    als Binde  mittel Röhrchen von     8X4    mm Durchmesser"       .gepresst.    Diese werden während 30 Minuten  auf 1500  C in einem etwa 1,5     Vol.    % Sauer  stoff enthaltenden Stickstoffstrom gesintert  und     darauf    in reinem Stickstoff schnell ab  gekühlt. Die genannte sauerstoffhaltige Stick  stoffatmosphäre wirkt bei der Temperatur       Cäft,    1500  C schwäch reduzierend auf das           Gemisch,    so dass ein     Übermass    von etwa  1     Mol.    % zweiwertigem Oxyd im Endprodukt  vorhanden ist.

   Die erhaltenen Widerstände  haben bei einer Länge von 6,5 mm     einen     Widerstandswert von etwa 3000 Ohm bei  Zimmertemperatur. Bei Belastung mit 1,3  Watt steigt die     Temperatur    des Röhrchens  bis etwa 300  C,     und    der Widerstandswert  fällt bis auf 130 Ohm.  



  Ferner lassen sich die Widerstände bei  geeigneter     Bemessung    als Spannungsstabili  satoren verwenden. Hinsichtlich der bekann  ten Widerstände     mit    negativem Temperatur  koeffizienten sind die erfindungsgemässen       Widerstände    wegen ihrer grösseren Bestän  digkeit gegen hohe Temperaturen bei letzterer       Anwendung    über     einen    grösseren Strombereich  verwendbar. So weist z.

   B.     ein    aus 2     MgA1204     auf 1     Fe30,    bereiteter Widerstand nach der  Erfindung bei einer Stärke von 0,3 mm, in  einem entlüfteten Glaskolben untergebracht,  eine völlig flache Charakteristik bei Bela  stungen     zwischen    15 und 50     mA    auf. Als       höchste        Belastungsgrenze    gilt etwa 60     mA,     das ist eine     Belastung    von 1,5 Watt per Zen  timeter Länge, bei der das Material aussen  eine Temperatur von etwa 1l00  C erreicht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE I. Elektrischer Widerstand mit negati vem Temperaturkoeffizienten, der aus mg0, Fe0, A1203 und Fe203 in Form einer homo genen Spinellphase aufgebaut ist, in der ein höchstens 10 Mol. % aller Oxyde betragendes Übermass der zweiwertigen Oxyde dispergiert ist. II. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach Patentanspruch I, bei dem das zur Bildung der Widerstandsmasse erforderliche Material nach der Formgebung gesintert wird,

   dadurch gekennzeichnet., dass die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, die Sintertemperatur und die umgebende Gasatmosphäre beim Sintern und beim Ab kühlen derart gewählt werden, dass eine homogene Spinellphase aus Mg0, Fe0, A1203 und Fe2O3 erhalten wird, in der ein höch stens 10 Mol. % aller Oxyde betragendes Übermass der zweiwertigen Oxyde dispergiert ist. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass MgO und A1203 in einem Molekularverhältnis, das mindestens annähernd gleich 1 ist, verwendet werden. 2: Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass im. Ausgangs gemisch Eisenoxyd in der Spinellform ver wendet wird und die Sinterung in einer in bezug auf dieses Gemisch schwach reduzie renden Gasatmosphäre erfolgt. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der reduzierenden Wir kung der Gasatmosphäre nicht nur durch die Zusammensetzung, sondern auch durch die Strömungsgeschwindigkeit des Gases erfolgt. 4. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, da,ss die Ausgangs- mischung einer Spinellzusammensetzung ent spricht. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Ausgangs mischung auf eine Temperatur unterhalb der Sintertemperatur vorgebrannt und darauf ge mahlen wird.