157455. lajstromszámú szabadalom • Eljárás SiC alapanyagú villamos túlfeszültséglevezető ellenálllás előállítására és berendezés az ellenállás zsugorítására
157455 3 4 kapcsolási levezetőknél, mert a kaolin a kiégetés során porózus struktúrát képez. A kiégetési hőmérséklet, kb. 1400 C° szintén magas. E hőmérsékleten a kötőanyaggal bevitt szennyeződések nagyrésze a SiC-ra káros hatásúak, mivel a felületet borító réteget megtámadják és ily módon a levezető ellenállás nemlineáritását rontják. A találmány célja, hogy oly eljárást javasoljon, melynek alkalmazásával az előállított túlfeszültséglevezető ellenállások említett hátrányai kiküszöbölhetők és amelyek a gyakorlati követelményeknek az eddigieknél jobban megfelelnek. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a kaolin tartalmú kötőanyag tömörre égetési hőmérsékletét lítium vegyület, előnyösen lítiumoxid és szilíciumdioxid adagolásával kedvezően befolyásolhatjuk. Nevezetesen lítiumoxid hatására a tömörre égetési hőmérséklet — melynél még kellő kötési erő biztosítható — kb. 100— 200 C°-ikal csökkenthető. Legkedvezőbb eredményt 1300 C'-nál kisebb, kb 1270—1290 C°-on értük el. Megállapítottuk továbbá, hogy a szilíciumkarbid felületén kialakult szilíciumdioxid réteget az összes ismert, égetési hőmérsékletet csökkentő anyagok közül a lítiurnoxid roncsolja a legkevésbé, s ennek következtében az alkalmazott mennyiségben a nemlinearitást néni rontja. Szilíciumdioxidnak és lítiumoxidnak kaolinhoz történő együttes adagolása azért előnyös, mert a lítiumoxid adagolásával a kialakuló fázisban nő a kötési energia, továbbá a lítiumoxid kompenzálja a szilíciumdioxidnak a zsugorodásra gyakorolt egyébként kedvezőtlen hatását. Felismerésünk szerint a lítiumoxid részben a kaolinnal, részben a kötőanyaghoz adagolt szilíciumdioxiddal amorf fázist hoz létre és leköti az egyébként káros szennyező anyagokat. Az adagolt szilíciumdioxid következtében pedig az égetési hőmérsékleten kialakuló amorf fázis viszkozitása növekszik. A találmány szerinti kötőanyagot az alábbi kémiai összetétel jellemzi: SÍO2 legalább 58 s% előnyösen 65 sfl /o AI2O3 legfejlebb 38 s% előnyösen 31,5 s%-nál kevesebb Li2 0 legfeljebb'. 4 s% előnyösen 2 s%-nál kevesebb Összes egyéb oxid legfeljebb 2 s% előnyösen 1,5 s%-nál kevesebb Egyéb oxidok: pl. CaO, Fe2 0, K 2 0, Na 2 0, MgO, Ti02 lehetnek. A megadott összetételben szereplő Si02 -t kvarchomok vagy kovasav vagy krisztobalit vagy kvarcüveg, illetőleg ezek keverékének alakjában adagoljuk. A lítium vegyületet, célszerűen lítiumkarbonát vagy lítiumhidroxid vagy lítiumszilikát alakjában adagoljuk a keverékbe. Találmányunk további jellemzője, hogy a levezető ellenállás nemlinearitása és impulzus szilárdsága oly módon fokozható, hogy a fázisú AI2O3 adalékot alkalmazunk a SiC rovására, kb. 6—12 s%-ban. Lényegében kb. 1600 C°-on kiiz-, zított timföldről van szó, mely a hőkezelés során korunddá alakul. Az alkalmazott korund 40—100 fj, szemcsenagyságú, mely a SiC és kötőanyagának azon kísérő szennyeződéseivel képes felületileg egyesülni, melyek egyébként az ellenállástest zsugorítás! hőmérsékletén a SiC borítórétegére károsan hatnának. Az a fázisú AI2O3 gyakorlatilag negatív inhibitor szerepet tölt be. Talámányunk további jellemzője, hogy a SiC szemcséket hígított savban főzzük, miáltal a szemcsék felületére tapadó fém és fémoxid részecskéket 0,1 s% alá tudjuk csökkenteni. E művelet következtében a SiC nemlinearitása és impulzusszilárdsága fokozódik. Találmányunk további jellemzője, hogy a levezető ellenállást felépítő SiC szemcsék éleit és kiálló csúcsait az eljárás során legömbölyítjük. Ennek folytán a szemcsék nem tartalmaznak olyan kis görbületi sugarú csúcsokat, melyeken nagy potenciálgradiensek alakulnak ki. Ellenkező esetben ez igen nagy áramsűrűségű emiszsziós áramok kialakulására és a kötőanyag korai tönkremeneteléra vezetne. Találmányunk további jellemzője a felhasználásra kerülő SiC szemcséknek szűk szemcsehatárok közti alkalmazása. így pl. ha a szemcsék nagyságát 75—100 JU határok közt választjuk meg, az ellenállástestek teherbíróképességét fokozni tudjuk, amit a szemcsék közel azonos tömegével, illetőleg az érintkező felületek közel azonos méreteivel indokolunk. Ez a felismerés az ismert eljárásokkal ellentétes, miután azok a vegyes szemcseméretek alkalmazását előnyösebfanek tartották. Találmányunk szerinti eljárás egyik kiviteli változatánál a kötőanyaghoz, az ellenállás teljes súlyára vonatkoztatva 2—8 s% WOa-ot és/vagy fém W-ot is adagolunk. Egy további kiviteli változatnál a WO3 és/vagy W-on kívül MoCvat, vagy Mo-t, vagy Nd2C>3-at vagy ezek keverékét is a fentiekben ismertetett kötőanyaghoz adagoljuk. Ezzel az eljárással az ellenállás nemlineáritását javítjuk. Példa: A találmány szerinti túlfeszültséglevezető ellenállás készítésére az alábbi anyagok keverékét használjuk fel: Elektrotechnikai SiC 75—100 /Í szemcseméretű 85 kg a fázisú A12 0 3 (40—0.00 /A szemcseméretű) 12,5 kg Kötőanyag emulzió 50 kg 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6U ?
