Präzisionswiderstandslegierungen
Präzisionswiderstandslegierungen sind Legierungen für den Einsatz in der Elektrotechnik zur Herstellung von Messwiderständen, die in höherem Maße langzeitstabil und temperaturunabhängig sind als beispielsweise preisgünstigere Kohleschicht- und Dickschichtwiderstände. Zu Drähten gezogen werden sie zu präzisen Drahtwiderständen aufgewickelt, alternativ aus Bändern zu einem Shunt zusammengesetzt. Der extrem kleine Temperaturkoeffizient (TK) des Widerstands ergibt sich dadurch, dass der für Metalle typische positive TK bei einer Temperatur von etwa 20…40 °C in einen negativen TK übergeht, so dass sich in der Widerstands-Temperatur-Kurve über die Temperatur ein flaches Maximum ausbildet.
Der wesentliche Schritt zur Entwicklung dieser Legierungen gelang im Jahr 1885 Edward Weston mit der Entdeckung, dass es Legierungen mit einem Temperaturkoeffizienten von Null oder einem negativen Wert gibt und diese aus Kupfer und Mangan zusammengesetzt sind, wobei für den negativen Temperaturkoeffizient noch Nickel hinzuzufügen ist. Zudem beschreibt Weston wie sich daraus Widerstände mit geringer Temperaturabhängigkeit konstruieren lassen. Nach der Veröffentlichung der Erkenntnisse als Patentschrift im Jahr 1888 griffen weitere Labore diese Legierungen auf. Bereits 1892 wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Basse & Selve die Kupfer-Nickel-Legierung Konstantan vermarktet, welches jedoch eine hohe Thermokraft gegenüber Kupfer aufweist und für Präzisionswiderstände deshalb höchstens eingeschränkt geeignet ist, und mit der Firma Isabellenhütte Heusler eine als Manganin bezeichnete Legierung mit höherem Mangananteil und kleiner Thermokraft, welche umgehend breite Anwendung fand. Eine Reihe weiterer Legierungen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen wurde in der Folgezeit entwickelt: Neben den verschiedenen kommerziell eingesetzten Kupfer-Mangan- und Nickel-Chrom- und kurzzeitig von der Firma Kulmiz hergestellten Kupfer-Zink-Aluminium-Legierungen wurden beispielsweise in den 1930er und 40er Jahren auch Silber-Mangan-Legierungen, Gold-Cobalt- sowie Gold-Chrom-Legierungen untersucht. Letztere weist zwar mit etwas über 2 % Chromanteil eine geringere Temperaturabhängigkeit als Manganin, eine hohe Langzeitstabilität, jedoch auch eine Thermospannung von 7 µV/°C gegen Kupfer auf und erfordert aufgrund ihrer Empfindlichkeit eine sehr vorsichtige Handhabung.
Die verschiedenen Legierungen werden unter diversen Markennamen angeboten, wie MANGANIN, ISABELLIN, NOVENTIN, ZERANIN, CENTANIN und ISAOHM der Firma Isabellenhütte Heusler, Evanohm der Carpenter Technology Corporation und Nikrothal der Firma Kanthal (Stand 2024).