148074. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fokozott elektromos szigetelőképességű alumíniumoxid előállítására

2 148.074 rétegén első bekapcsoláskor ennél sokkal nagyobb, a „nitrogénes" e) porból készültekén pedig mindkettőnél kisebb átvezetési áram folyik át. Az oxigéntartalom növelésével tehát nem a szigetelőképesség javulása, hanem romlása jár együtt. Ez az észlelés arra vezetett, hogy megkíséreljük az alumíniumoxidporok szigetelőképességét az eddigieknél oxigéRmentesebb módon, pl. hidrogéngázban, vagy hidrogéntartalmú gázokban történő izzítással fokozni. Ez a törekvés egy új megfigyelés felhasználásával teljes sikerrel járt. Sok olyan oxid ismeretes, amelyeknél félvezető állapotukban a vezetőképesség az izzító gáztér oxigéntartalmának változtatásával növelhető vagy csökkenthető, vagyis amelyeknél mai ismereteink szerint a kristályrácsban a félvezető tulajdonságokat előidéző rácshibahelyek koncentrációja mindkét oldalról megközelíthető egyensúlyban áll a gáztér oxigén-parciális nyomásával. Észleléseink szerint alumíniumoxidnál ez a helyzet 1700 C°-ig még alig észlelhető és az izzító gáztár összetétele elsősorban nem ezen a módon hat ki az alumíniumoxid szigetelőképességére ebben & hőmérséklettartományban. Megfigyeltük, hogy ha egy megömlesztett, vagy pl. kb. 1S00 C°-on egyszer már korunddá alakított alumíniumoxidport utólag pl. -1600 C°-on egyrészt hidrogénben, másrészt oxigénben huzamosan izzítunk, akkor annak vezetőképessége, valamint a belőle készült fűtőtestek szigetelőbevonatának első bekapcsoláskor észlelt átlagos átvezetési árama hidrogénes izzítás esetén szinte egyáltalán nem változik meg, oxigénes izzítás esetén pedig csak alig észlelhetően változik. Ha azonban a megállapodott korund kristály-szerkezetet oly módon alakítjuk ki valamely alumíniumoxidporban, hogy a fokozatosan, pl. 1600 C°-ig terjedő hevítést kezdettől fogva állandóan hidrogénben, vagy állandóan oxigénben végezzük, akkor e kétféle korún dporből készített fűtőtestek szigetelőrétegében üzemi hőmérsékleten nagyságrendekkel különböző »átvezetési áramokat, azaz nagyságrendekkel eltérő szigetelőképességet észlelünk. Úgy látszik, hogy a korundrács keletkezése, azaz pl. a gamma-alfa átalakulás stb. közben és a nagyobb, gyakorlatilag állandósult ko~ rundrácsrészletek kialakulása közben befolyásolható érdemlegesen az izzító gáztér összetételének változtatása révén a korundpor azon tulajdonsága (ún. félvezetősajátsága, • vezetőképessége stb.), amely tulajdonság az alumíniumoxid-szemcsék gyakorlati szigetelőképességét a rádiócső-fűtőtestek használati körülménye között megszabja. Kísérleteink során azt találtuk, hogy a jelen találmány szerint fokozott szigetelőképességű alumíniumoxidport célszerűen úgy állíthatjuk elő, ha annak gyakorlatilag állandósult korundállapotát oxigénmentes hevítéssel úgy alakítjuk ki, hogy a korundrácsú állapot keletkezésiének ós/vagy rácsnövekedésének (gyors szemcsenövekedésének) gyakorlati hőmérséklet- és időtartományában a hevítést hidrogénben vagy hidrogéntartalmú gáztérben végezzük. A találmányunk szerinti eljárás fokozott elektromos szigetelőképességű alumíniumoxid, ill. alumíniumoxidkészítmények előállítására, melynek során a kiindulási alumíniumoxidot izzítással állandósult alfa-alumíniumoxiddá alakítjuk át, ezek szerint azzal van jellemezve, hogy legalábbis az alfa-alumíniumoxid kialakulása során és/vagy az alfa-alumíniumoxid állandósulásának folyamata során az anyagot legalábbis oxigénmentes, célszerűen azonban redukáló környezetben izzítjuk. Találmányunk értelmében az izzítás történhet pi. vákuumban, vagy nitrogénatmoszférában, vagy egyenesen hidrogénatmoszférában is, sőt alkalmazhatunk nitrogén-hidrogén gázelegyeket, vagy oly hidrogéntartalmú gázt, mint amilyen pl. a formálógáz is. Az izzítás hőmérséklete célszerűen 700—1700 C° között van. Ismeretes, hogy főleg az alumíniumoxidszemcséket összetapasztó kerámiai kötőrétegek jó szigetelőképességének érdekében célszerű az alumíniumoxidok nátriumtartalmát éppen a gyakorlatilag állandósult korundáliapot kiaiakításának hőmérséklet és idő tartományában (timföldpor esetében pl. 1300—1500 C° között) alkalmazott kipárologtató hevítéssel eltávolítani,, vagy csökkenteni. A jelen találmányban ismertetett eljárásnak igen előnyös vonása az, hogy pl. timföldpor esetében maguknak az alumímurnoxid-szerncsék•nek fokozott szigetelőképességét lényegében ugyanabban az idő- és hőmérséklet-tartományban létesíti, mint amelyben az említett nátriummentesítés történhet úgy, hogy a jelen találmányban ismertetett eljárás az önmagában már ismeretes nátriummentesítő izzítással egyszerre végezhető el, ami által úgy a szemcsék egész anyagának, mint a belőlük készült szigetelőrétegek kerámiai összekötő anyagának szigetelőképessége egyidejűleg fokozható. Megjegyzendő azonban, hogy a gyakorlatilag állandósult és fokozott szigetelőképességű korundállapotnak a jelen találmányban ismertetett oxigénmentes vagy oxigénszegény izzítással történő kialakítása egyaránt jó eredménnyel végezhető el akár igen nagy tisztaságii alumíniumoxiddal, akár alkálinyomoktól különböző ismert módokon megtisztított alumíniumoxid-készítményekkel, akái pedig alumíniumgyártási timföldporral, tehát viszonylag kevéssé tiszta alurníniumoxiddal is. A találmányunk szerinti kész alumíniumoxidnak, ill. alumíniumoxid-készítménynek egyrészt fokozott elektromos szigetelőképessége van, másrészt olvadás nélküli zsugorított részecske-szerkezettel rendelkezik. Az anyag szemcséi nem szükségképpen tömörek, sőt többnyire lazábban összetettek és nem látszanak rajtuk töréstől eredő lapok, élek, sarkok stb. A jelen találmány szerint készült, gyakorlatilag állandósult és fokozott szigetelőképességű alumíniumoxid egyik fő jellemző tulajdonsága, hogy a belőle szokásos eljárások szerint előállított fűtőtestek szigetelőbevonatában az első bekapcsoláskor észlelt átvezetési áram átlagértéke nagyságrendekkel kisebb, mint az eddig használt, pl. nem oxigéinmenteisen izzított alumíniumoxidporok bevonatainak megfelelő átlagértéke úgy, hogy a jelen találmány alkalmazása esetén pl. elhagyható a fűtőtestek első bekapcsolása után a jó szigetelés utólagos kialakítása érdekében általánosan alkalmazott elektromos utókezelés (öregítés, aging stb.) és formálás. Mindebből kitűnik, hogy a jelen találmánynak lényeges eleme az, hogy az alumíniumoxidporok