DE1095731B

DE1095731B - Elektrischer Isolator

Info

Publication number: DE1095731B
Application number: DER17651A
Authority: DE
Inventors: Herbert Capitain
Original assignee: Rosenthal Isolatoren GmbH
Current assignee: Rosenthal Isolatoren GmbH
Priority date: 1955-10-25
Filing date: 1955-10-25
Publication date: 1960-12-22

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen elektrischen Isolator, der aus mehreren oxydischen und/oder mineralischen Komponenten zusammengesetzt ist. Es ist bekannt, für elektrische Isolatoren oxydische und/oder mineralische Komponenten zu verwenden.

Es gehört zum Stand der Technik, daß man dem TiO_a, kristallisiert als Rutil, zur Verbesserung der Temperatureigenschaften seiner Dielektrizitätskonstante eine gewisse Menge Zirkondioxyd hinzusetzen kann. Diese Zugabe kann sogar über das Molverhältnis 50 % ZrO₂: 50 % TiO₂ hinausgehen. Normalerweise findet beim Brennen solcher Gemische eine Mischkristallbildung statt, wobei das ZrO₂ unter Aufweitung des Rutilgitters aufgenommen wird. Beim Molverhältnis ZrO₂: TiO₂ = 1:1 soll sogar unter Einwirkung von Mineralisatoren eine Verbindung Zirkontitanat TiO₂ · ZrO₂ entstehen.

Zur weiteren Verringerung des negativen Temperaturkoeffizienten ist die Zugabe von MgO, ZnO, CdO zum Zweistoff system TiO₂ — ZrO₂ bekannt. Die dabei entstehenden Dreistoffsysteme haben, außer dem System MgO—-TiO₂ — ZrO₂, den Vorteil, mit ansteigendem Anteil der zweitwertigen Oxyde bei niedrigeren Temperaturen dicht zu sintern.

Fernerhin kann auch bis zu einem gewissen Anteil das Zirkondioxyd durch SnO₂ oder ThO₂ ausgetauscht werden, um einen geringen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante zu erhalten.

Da bekanntlich im System ZrO₂ — TiO₂ mit steigendem ZrO₂-Gehalt die Brenntemperaturen über das technisch wirtschaftliche Maß ansteigen, werden zu ihrer Erniedrigung Flußmittel, wie Erdalkalifluoride oder Ton und/oder Bentonit, hinzugegeben, wobei die beiden letzteren Flußmittel den Vorzug haben, den aus den oben angegebenen Oxyden bestehenden Massen eine gewisse Plastizität zu geben. Auch die Verwendung von BaO als Flußmittel ist bekannt.

Bei eingehenden Versuchen mit dem System TiO₂—ZrO₂ wurde nun in völlig überraschender Weise gefunden, daß die Zugabe von Bariumfeldspat (BaO · Al₂O₃ · 2 SiO₂), auch Celsian genannt, gute Ergebnisse hinsichtlich der Höhe des Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante als auch ihrer Geradlinigkeit über einen großen Temperaturbereich zeitigte.

Das daraufhin näher untersuchte zusammengesetzte Dreistoffsystem Celsian-Titandioxyd-Zirkondioxyd führte zur Herstellung guter und leicht reproduzierbarer dielektrischer Massen. Dabei wird durch den Austausch von Titandioxyd im System TiO₂ — ZrO₂ gegen Celsian der Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstante in positivere Richtung verschoben.

Ein weiterer Vorteil ist die Erzielung niedrigerer Brenntemperaturen dieser Massen, die bei etwa 130O⁰C liegen. Ein anderer bestimmender Faktor sind die in diesem System niedrigen Verlustwinkel, deren Höhe Elektrischer Isolator

Anmelder:

Rosenthal-Isolatoren G. m. b. H.,
Selb (OFr.), Wilhelmstr. 14

Herbert Capitain, Selb (OFr.),
ist als Erfinder genannt worden

unter 1 · 10~³ liegen. Es ist ebenfalls nicht notwendig, den Celsian in vorgebildeter Form zuzusetzen, sondern es genügt, Ton und BaO oder BaCO₃ oder eine andere Verbindung, die nach dem Glühen BaO ergibt, in dasjenige Verhältnis zu bringen, das der Zusammensetzung des Celsians entspricht. Dabei erfüllen Schwankungen um 0,1 Mol noch die vorgenannten Bedingungen. Für die Größe der Änderung des Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante seien folgende Beispiele in Gewichtsprozent zur Veranschaulichung genannt:

ZrO₂ 40 40

TiO₂ 50 40

BaO · Al₂O₃ · 2 SiO₂ 9 19

TK_C -300 -100

•10-«

DK 45 35

Erfindungsgemäß sind die in den Grenzen

Celsian 1 bis 10 Molprozent

Zirkondioxyd 20 bis 65 Molprozent

Titandioxyd 35 bis 80 Molprozent

liegenden Massen hervorragend für elektrische Zwecke, z. B. als Kondensatordielektrikum, geeignet. Es ist dabei möglich, 1 bis 15 Gewichtsprozent SnO₂ oder MgO im Austausch gegen ZrO₂ oder TiO₂ einzuführen.

Zur Steuerung der Kristallitgröße im Scherben wird vorgeschlagen, dem Versatz Oxyde wie CdO, ZnO, Bi₂O₃, B₂O₃, MnO₂, WO₃ u. a. in Höhe von 1 bis 4 Gewichtsprozent hinzuzufügen.

Zur Veranschaulichung der Massezusammensetzung dient ein Diagramm. Die Prozentangaben in diesem Diagramm sind Molprozent.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Isolator aus einer keramisch zu verarbeitenden Masse auf der Basis von Titandioxyd, Zirkondioxyd sowie Erdalkalioxyden und Ton, da-

009 679/473

durch gekennzeichnet, daß er aus 1 bis 10 Molprozent Celsian, 20 bis 65 Molprozent ZrO₂ und 35 bis 80 Molprozent TiO₂ besteht.

2. Elektrischer Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine etwaige Verschiebung des Molverhältnisses der Oxyde des Celsians die Grenzen BaO -0,9 Al₂O₃-1,8 SiO₂bis BaO · 1,1 Al₂O₃ · 2,2SiO₂ nicht übersteigt.

3. Elektrischer Isolator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 15 Gewichtsprozent ZrO₂ oder TiO₂ gegen MgO oder SnO₂ ausgetauscht werden können.

4. Elektrischer Isolator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der

Kristallitgröße Oxyde wie CdO, ZnO, Bi₂O₃, B₂O₃, MnO₂, WO₃ u. a. in Höhe von 1 bis 4 Gewichtsprozent hinzugefügt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 909 816, 676 263;

französische Patentschrift Nr. 1076 548;

Unterlagen der deutschen Patentanmeldung N 1504 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 10. 5.1951);

britische Patentschrift Nr. 574 577;

USA.-Patentschrift Nr. 2 541 140;

Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft, 1936, S. 237 bis 254;

Pakatzky, »Technische Keramik«, 1954, S. 62/63.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen