199636. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ZnO varisztorok előállítására
HU 199636 B tételű égetési atmoszférák. Például a BE 835 511 számú (belga) szabadalom szerint megnövelik az égetési atmoszféra Bi tartalmát. Az összetevők elégetésénél alkalmaz a levegőét meghaladó oxigén koncentrációt a HU 25 711 számú (magyar) szabadalom. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a ZnO varisztorok karakterisztikájának nagyáramú feltörési pontját előnyösen kitolhatjuk a nagyobb áramok felé, ha a sajtoláshoz csúsztató anyagként Zn- és/vagy Mg-sztearátot alkalmazunk. (Közel azonos ionsugara alapján a Zn ion Mg ionnal szubsztituálható.) Feltevésünk szerint az égetés előfűtési szakaszában <600°C-ig elbomló Zn és Mg-sztearát a ZnO szemcsék felületén a szemcse rácsához még nem kötött, fokozottan diffúzió- és reakcióképes ZnO és MgO molekulákat hagy vissza. Ezzel egyrészt kedvező feltételeket teremt a molekuláris vastagságú diffúziós határrétegek kialakulásához, másrészt javítja a kerámia mikroszerkezetét. A varisztorok nagyobb áram-levezető képességük mellett jobb impulzus állóságot is mutattak. Az általunk felismert hatás a szabadalmi irodalomban ismertetett egyéb eljárások eredményére is szuperponálódik. A Zn- és/vagy Mg-sztearát hatását a ZnO varisztorok U (I) karakterisztikájának lefutására is impulzusállóságuk növelésére két, viszonylag egyszerű, közismert masszakeverékből készített varisztorokon mutatjuk be. 6 Ezzel támasztjuk alá azt a következtetésünket, hogy az alkalmazott sztearátok a massza összetételétől függetlenül javítják a varisztor kerámia mikroszerkezetét és ezzel áram- 5 levezető képességét, valamint impulzusállóságát is. Azt a, tapasztalatunkat is példán mutatjuk be, hogy az effektus a bonyolultabb techno- 10 lógiával előállított, fejlettebb műszaki színvonalat jelentő varisztoroknál is kimutatható. Az erre a célra készített masszát hőkezelt ZnO-ból, részben üvegfritt alakjában alkalmazott adalékokkal állítottuk elő. 15 A példákban bemutatjuk, hogy a találmány szerint készített varisztorok nagyáramú feltörési pontja 2...4-szeres áramértékkel megnőtt, ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy egy 0 10 mm-es tárcsa az 0 14 mm-nek megfelelő 20 követelményeket elégíti ki, vagy azoknál jobb. Nagymértékben megnő a varisztorok impulzusáílóságá is. Az U (I) karakterisztika ismert menetét az 1. ábra, az általunk előállított minták karakterisztikáit a 2—4. ábra 25 mutatja be. 6 összehasonlító minták készítése Az originál nyersanyagokból végzett kí- 3q sérletekhez külön készítettünk összehasonlító mintákat a hagyományos PEG csúsztató anyaggal. A masszák összetétele /mól \ ZnO MnCOj CoCO^ Cr203 SbgOj NiO TiO. 96,5 1,0 0,5 1,0 0,5 0,5--96,7 1,0 0,5 1,0--0,5 0,5 Az összetételnek megfelelően -bemért porkeveréket műanyag dombmalomban, achát őrlőkövekkel, vizes közegben 5 órán át őrölve homogenizáltuk. A homogenizálás utolsó órájában a malomtöltethez 1 tömeg% arányban PVA kötőanyagot adagoltunk. A megszárított masszakeveréket Peg vizes oldatával nedvesítettük vissza. Az alkalmazott menynyiség 7,5 tömeg% vizet és 1 tömeg% PEG-t juttatott a masszába. A granulált masszaporból 108 Pa nyomással 0 12,5 mm; 2,2 mm vastag és ± 16 mm; 2,3 mm vastag nyers tárcsákat sajtoltunk. A mintákat kamrás kemencében 1220°C-on, 2 órás hőntartással égettük ki. Az égetett tárcsák mérete: 0 10 mm; 2 mm vastag, illetve 0 14 mm; 2,1 mm vastag. A tárcsák két szemközti homlokfelületére szitanyomással 0 9 mm, illetve 0 13 mm-es ezüst kontaktus felületet vittünk fel, melyekre beégetés után kivezetőket íorrasztot-4 tunk. A varisztorokat műgyantával vontuk be. A varisztorok U (I) karakterisztikáit a kisáramú tartományban 80 ms-os négyszög 50 impulzussal, a nagyáramú tartományban 8/20 ps-os normál lökőhullám impulzusokkal mértük. A karakterisztika jellemzésére megadjuk az 1 mA-nél mért feszültséget (UlmA), az 1 mA és 10 mA áramerősségeknél mért gg feszültségesések alapján számított a,, valamint az 1 mA és 10 A áramerősségeknél mért feszültségek alapján számított a2 értékeket, az előírt, illetve még mérhető csúcsáram értékekhez tartozó csúcsfeszültséget, a feszültség korlátozási arányt (ez azT=200 A-hez 60 tartozó feszültség és az y,mA hányadosa; jele U*). Megadjuk még az 1=500 A igénybevétel hatására bekövetkező degradáció mértékül az U,mA százalékos csökkenésének értékét is. Az összehasonlító varisztorok adatait az 65 1. táblázatban foglaltuk össze.
