CH318037A - Elektrischer Widerstandskörper und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Elektrischer Widerstandskörper und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Elektrischer Widerstandskörper und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstandskörper mit einem. spezifischen Widerstand von weniger a15 106<I>2</I> # cm und einem positiven Temperatur koeffizienten des Widerstandes.
Halbleitende Materialien haben häufig einen hohen negativen Temperatiirkoeffizien.- ten des Widerstandes. Nur in einigen Fällen ist es gelungen, solche Materialien mit einem positiven oder einem geringen Temperatur koeffizienten herzustellen.
Es ist bekannt, da.ss Widerstände mit po sitivem Temperaturkoeffizienten hergestellt werden können, indem Erdalkalititana.te mit Perowskitstruktur, wie z. B. Stronthunmeta: titana.t, bei Temperaturen über 1400 , beson ders zwischen 1600 und 1800 , reduzierend ge brannt werden. Zwischen 30 und 400 zeigt ihr Widerstandswert; eine Zunahme um einen Faktor 4,2, das heisst, .dass der Temperatur koeffizient einen mittleren Wert von -I-0,80/0 pro C hat.
Es ist weiter bekannt, dass Widerstände mit einem geringen Temperaturkoeffizienten aus einem Gemisch eines isolierenden Oxyds, wie z. B. Magnesiumoxyd, und maximal 31/o eines Oxyds eines der Elemente Titan, Vana: dium oder Niob hergestellt werden können, indem das Gemisch bei Temperaturen über 1700 , vorzugsweise bei 1800 , reduzierend ge sintert wird. Ein Nachteil dieser beiden bekannten Ver fahren ist der, dass sehr hohe Temperaturen angewendet werden müssen.
Ein weiterer Nachteil des erstgenannten Vorschlages ist der, da.ss ein besonders hoher positiver Tempe raturkoeffizient nicht erreicht wird.
Der Widerstandskörper nach der vor'_ie- genden Erfindung ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer gesinterten Ba,riumtitanat (BaTi03) enthaltenden Masse besteht, die noch mindestens eines der Ele mente der Gruppen Vb und VIcc des periodi schen Systems mit einer Atomnummer zwi schen 50 Lund 84 enthält.
Insbesondere kom men Wismut, Antimon und Wolfram vor zugsweise in Form einer Verbindung in Frage.
Der Wert des spezifischen Widerstandes ist abhängig von der Art und der Menge der zugesetzten Stoffe. Zaun Erreichen praktisela brauchbarer Werte des- spezifischen Wider standes .und des Temperaturkoeffizienten können z. B.
Wismut oder Yttriiuu und Wis mut in einer Menge von maximal 1,5 At.O/o pro Mol BaTi03 sowie Wolfram 'und/oder Antimon oder Antimon und seltene Erd metalle oder Antimon, Wolfram und seltene Erdmetalle in einer Menge von maximal 0,8 At.% zugesetzt werden.
Die -Sinteratmosphäre kann z. B. aus Lauft oder Köhlensäure oder vorwiegend aus Stick- Stoff oder Edelgasen bestehen, sofern der Sauerstoffteildruck mindestens 0,05 mm be trägt.
Auf :diese Weise können auf Basis von Bariumtitanat Widerstandsmaterialien her gestellt werden, die einen Temperäturkoeffi- zienten z. B. von 20 % pro C haben.
Selbstverständlich kann die Reinheit der Ausgangsstoffe das Ergebnis beeinflussen. Besonders Kalium und Natrium, aber z. B. auch Kupfer, Mangan und Chrom, können sich störend auswirken.
Es ist im allgemeinen vorteilhaft, dass das Ausgangsmaterial, berechnet als Metatitanat, einen überschuss an Titandioxyd enthält, der bis zu 20 MoP/o, vorzugsweise zwischen 2 und 6 Moll/o, betragen kann.
Infolge eines grossen Überschusses an Titandioxyd steigert sich jedoch die Sintertemperatur. Falls eine Wismutverbindung zugesetzt wird, ist es auch möglich, einen geringen überschuss, z. B. bis zu etwa 1 Molo/o, an basischem Oxyd im Aus- gangsmaterial zu verwenden.
Im A.-@sgangsmaterial kann das Barium bis zur Hälfte durch Strontium, bis zu einem Drittel durch Calcium und bis zu einem Sechstel durch Blei ersetzt werden.
Weiter kann pro Mol Bariumtitanat bis zu 1/4 Mol BaSi03, BaZr03 oder Ba,Sn03 und. bis zu i/9 Mol BaGe03 vorhanden sein. Ausserdem können Kieselsäure (SiO2) und Borsäure (B203) in Mengen bis zu 20 Molo/o pro. Mol Bariumtitanat ohne Bedenken zugesetzt wer den.
Infolge dieser Zusätze wird die Sinter tem_peratur und zuweilen auch der spezifische Widerstand herabgesetzt. Für Gemische der vorerwähnten Zusammensetzung können die maximal zulässigen Gehalte noch etwas von den obenerwähnten Mengen abweichen. Die o Ausgangsmaterialien und auch die zugesetz ten Stoffe können in Form von Oxyden, zu sammengesetzten Oxyden oder Verbindungen, die bei Erhitzung in Oxyde übergehen, z. B. Karbonate, verwendet werden.
Infolge des vorerwähnten Ersatzes im g Ausgangsmaterial und der Zusätze zu diesem kann der Anfang des Temperaturbereiches mit positivem Temperaturkoeffizienten ver- sehoben werden, so dass er z. B. bei Zimmer temperatur oder unterhalb dieser zu liegen ; kommt. Auch kann infolgedessen eine Abfl.a- chuug der 'v#Tiderstandstempera.turkurve auf treten, wodurch sogar fast temperatur unabhängige Widerstände entstehen.
Die aus den vorbeschriebenen Materialien ; hergestellten Widerstände sind besonders wichtig für Stromstabilisierung, Sicherung gor Überlastung, Temperaturregelung usw.
Die Erfindung wird an Hand einer An zahl Beispiele nach der nachstehenden Tabelle näher erläutert. In dieser Tabelle ist die Zu- sammensetzung des Ausgangsmaterials in Molo/o der Oxyde und der Zusatz in Atomo.\o angegeben. Weiter sind die Sinterverhältnisse angedeutet und .die Widerstandseigenschaf ten, das heisst der spezifische Widerstand bei Zimniertemperatur, der 'Temperaturkoeffi zient und das Temperaturintervall, in dem er auftritt, angegeben.
Schliesslich gibt die letzte Spalte Bezugszahlen an, die auf die Wider standstemperaturkennlinien einiger Präpa rate hinweisen, die in der beiliegenden Zeich nung dargestellt sind.
Alle Präparate: wurden annähernd auf Fol gende Weise erhalten: Die pulvrigen Aus gangsstoffe wurden mit dem Zusatz in einer Kugelmühle gemischt. Das entstandene C-e- misch wurde dann vorzugsweise zunächst auf eine Temperatur von 900 bis 1000 während etwa einer Stunde vorerhitzt. Darauf wurde die Masse z. B. durch Pressen oder in einer Strangpresse in der in der keramischen Tech nik üblichen Weise in die erwünschte Form gebracht und gesintert.
EMI0003.0001
.Sinter Nr. <SEP> Zusammensetzung <SEP> Zusatz <SEP> Sitemp. <SEP> nter- <SEP> zeit <SEP> Atmo- <SEP> Sp. <SEP> Wid. <SEP> T. <SEP> K. <SEP> <B>%</B> <SEP> Intervall <SEP> ll <SEP> Kurve
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5 <SEP> Si02 <SEP> W <SEP> 0,33 <SEP> 1320 <SEP> 2 <SEP> Luft <SEP> 3000 <SEP> 4,75 <SEP> 105-180
<tb> 22 <SEP> 49,5 <SEP> Ba0 <SEP> + <SEP> 48 <SEP> Ti02
<tb> + <SEP> 2,5 <SEP> Ge02 <SEP> W <SEP> 0,33 <SEP> 1400 <SEP> 2 <SEP> Luft <SEP> 320 <SEP> 3,85 <SEP> 100-180
<tb> 23 <SEP> 49;5 <SEP> Ba0 <SEP> + <SEP> 48 <SEP> Ti02
<tb> + <SEP> 2,5 <SEP> Zr02 <SEP> W <SEP> 0,33 <SEP> 1320 <SEP> 2 <SEP> Luft <SEP> 1400 <SEP> 4,6 <SEP> <B>W</B>--<B>l80</B>
EMI0004.0001
Sinter- <SEP> Sinter- <SEP> Temp.
r. <SEP> Zusammensetzung <SEP> Zusatz <SEP> temp. <SEP> zeit <SEP> Atmo- <SEP> Sp. <SEP> Wid. <SEP> T. <SEP> K. <SEP> % <SEP> Intervall <SEP> Kurve
<tb> Ausgangsmaterial <SEP> At.% <SEP> o <SEP> C <SEP> Stunden <SEP> Sphäre <SEP> Q <SEP> cm <SEP> pro <SEP> o <SEP> C <SEP> o <SEP> C <SEP> Nr.
<tb> 24 <SEP> 49,5 <SEP> Ba0 <SEP> + <SEP> 48 <SEP> TiO2
<tb> 2,5 <SEP> Sn02 <SEP> + <SEP> 0,5 <SEP> Gew.o/o
<tb> Si02 <SEP> W <SEP> 0;
33 <SEP> 1320 <SEP> 2 <SEP> Luft <SEP> 600 <SEP> 4,5 <SEP> 60-180 <SEP> 4
<tb> 25 <SEP> 49,5 <SEP> Ba0 <SEP> + <SEP> 43 <SEP> Ti02
<tb> + <SEP> 7,5 <SEP> Sn02 <SEP> + <SEP> 0,5 <SEP> Gew.o/o
<tb> Si02 <SEP> W <SEP> 0,33 <SEP> 1.320 <SEP> 2 <SEP> Luft <SEP> 850 <SEP> 2,4 <SEP> 40-180
<tb> 26 <SEP> 49,5 <SEP> Ba0 <SEP> + <SEP> 50,5 <SEP> Ti02 <SEP> Luft <SEP> 7300 <SEP> 9,5 <SEP> 110-180
<tb> + <SEP> 0,5 <SEP> Gew.% <SEP> S'02 <SEP> W <SEP> 0,33 <SEP> 1320 <SEP> 2
<tb> 27 <SEP> 37,13 <SEP> Ba0 <SEP> + <SEP> 12,37 <SEP> 8r0
<tb> + <SEP> 50,5 <SEP> Ti02 <SEP> + <SEP> 5 <SEP> Gew.o/o
<tb> S'02 <SEP> W <SEP> 0,33 <SEP> 1320 <SEP> 2 <SEP> Luft <SEP> 7850 <SEP> 6 <SEP> 45-120
<tb> 28 <SEP> 49,5 <SEP> Ba0 <SEP> + <SEP> 50,5 <SEP> Ti02
<tb> + <SEP> 5 <SEP> Gew.1/o <SEP> B203 <SEP> W <SEP> 0,33 <SEP> 11.00 <SEP> 2 <SEP> Luft <SEP> 845 <SEP> 4,15 <SEP> 100-180
<tb> 29 <SEP> 49,
5 <SEP> Ba0 <SEP> + <SEP> 50,5 <SEP> Ti02
<tb> + <SEP> 2 <SEP> Gew.1/o <SEP> B203 <SEP> W <SEP> 0,33 <SEP> 1250 <SEP> 2 <SEP> Luft <SEP> 245 <SEP> 6 <SEP> 1<B>1</B>0-1<B>8</B>0
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH I Elektrischer Widerstandskörper mit einem spezifischen Widerstand von weniger als 106S2 # cm und einem positiven Temperatur koeffizienten des Widerstandes, dadurch ge kennzeichnet, dass er aus einer gesinterten Bariumtitanat (Ba.T'03) enthaltenden Masse besteht,die noch mindestens eines der Ele- inente der Gruppen Vb und VIa des peri odischen Systems mit einer Atomnummer zwischen 50 und 84 .enthält. UNTERANSPRÜCHE 1. Widerstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol BaTi03 maximal 1,5 At.1/o Wismut enthält.2. Widerstandskörper nach Patentanspnich I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Hol BaTi03 maximal 1,5 At.o/o Yttriu.m und Wismut enthält. 3. Widerstandskörper nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet., dass er pro Mol BaTi03 maximal 0,8 At.o/o Antimon enthält. 4.Widerstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol -BaT'03 maximal 0,8 AV/o Wolfram enthält. 5. Widerstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol BaTi03 maximal 0,8 At.o/o Antimon und Wolfram enthält. 6.Widerstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro 1l01 Ba.Ti03 maximal 0,8 At.o/o Antimon tzrid seltene Erdmetalle enthält. 7. Widerstandskörper nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er pro 31o1 BaTi03 maximal 0,8 At.o/o Antimon, Wolf ram und seltene Erdmetalle enthält. B.Widerstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol Bariumtitanat bis zti 20 Molo/o T'02 im Überschuss enthält. 9. Widerstandskörper nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol Ba.riunititanat 2 bis 6 Molo/o TiO.@ im über schuss enthält.10. -V4Tiderstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass :er pro. Mol Bariumtitana.t höchsstens 1 Mol S:trontium- titanat enthält. 11. Widerstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro. Mol Bariumtitanat höchstens 1/2 Mol Kalzium titanat enthält.1.\y. Widerstandskörper nachPatentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol Bariumtitanat höchstens 1/5 Mol Bleititaiiat enthält. 13. Widerstandskörper nachPa.tentansprueli I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol Bariumtita.nat höchstens 1/1 Mol Barium silikat (Ba,Si03) enthält. 14.Widerstandskörper nachPatentanspracü I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro 11Iol Bariiuntitanat höchstens 1/4 Mol BaX03 ent hält, wobei X ein Element der vierten Gruppe des periodischen Systems mit einer Atomnummer zwischen 39 und 51 bedeutet. 15. Widerstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol Bariumtitanat höchstens 1/9 Mol BaGe03 enthält.16. Widerstandskörper nach Patentanspruch I, :dadurch gekennzeiehnet, dass er pro Mol Bariumtitanat höchstens 20 Molo/oa Kiesel säure (S'02) enthält. 17. Widerstandskörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er pro Mol Bariumtitanat höchstens 20 Molo/o Borsäure (B203) enthält.PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung eines elektri schen Widerstandskörpers nach Patentan- spruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stoffgemisch,daseine Ba.riumtitanat (Ba,Ti03) und mindestens .eines der Elemente der Grup pen Vb und VIa mit einer.Atomnummer zwi schen 50 und 84 enthaltende Masse ergibt, zwischen 1050 und 1500 C in einer Atmo sphäre gesintert wird, deren Sauerstoffteil- druck bei der Sintertemperatur mindestens 0,05 mm beträgt. ,
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL318037X | 1951-05-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH318037A true CH318037A (de) | 1956-12-15 |
Family
ID=19783873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH318037D CH318037A (de) | 1951-05-23 | 1952-05-21 | Elektrischer Widerstandskörper und Verfahren zu dessen Herstellung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH318037A (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1239416B (de) * | 1960-04-26 | 1967-04-27 | Siemens Electrogeraete Ges Mit | Elektrischer Durchlauferhitzer mit Heizwiderstand aus Keramik |
| DE1276245B (de) * | 1962-08-11 | 1968-08-29 | Constructa Werke Ges Mit Besch | Elektrischer Heizkoerper, insbesondere fuer Wasch-, Geschirrspuel- und Buegelmaschinen |
-
1952
- 1952-05-21 CH CH318037D patent/CH318037A/de unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1239416B (de) * | 1960-04-26 | 1967-04-27 | Siemens Electrogeraete Ges Mit | Elektrischer Durchlauferhitzer mit Heizwiderstand aus Keramik |
| DE1276245B (de) * | 1962-08-11 | 1968-08-29 | Constructa Werke Ges Mit Besch | Elektrischer Heizkoerper, insbesondere fuer Wasch-, Geschirrspuel- und Buegelmaschinen |
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