DE2365232B2 - Verfahren zur herstellung eines aufgrund der zusammensetzung seiner masse selbst spannungsabhaengigen gesinterten widerstandes - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines aufgrund der zusammensetzung seiner masse selbst spannungsabhaengigen gesinterten widerstandes

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DE2365232B2
DE2365232B2 DE19732365232 DE2365232A DE2365232B2 DE 2365232 B2 DE2365232 B2 DE 2365232B2 DE 19732365232 DE19732365232 DE 19732365232 DE 2365232 A DE2365232 A DE 2365232A DE 2365232 B2 DE2365232 B2 DE 2365232B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ines auf Grund der Zusammensetzung seiner Masse elbst spannungsabhängigen, gesinterten Widerstandes us einer Puivermischung mit Zinkoxid (ZnG) als lauptbestandteil und neben Wismutoxid (Bi2Oj) minlestens einem weiteren Zusatzbestandteil, mit den /erfahrensschritten Herstellen eines Preßkörpers, Sinern, Überziehen mit einer Paste aus den Zuschlagstofen und Aufbringen von Elektroden.
Die elektrischen Eigenschaften eines spannungsabhängigen Widerstands werden durch die Gleichung
I
C)n
ausgedrückt, in der V die Spannung über dem Widerstand, / der durch den Widerstand fließende Strom, Ceine Konstante ist, die der Spannung bei einen: gegebenen Strom entspricht, und der Exponent η eir Zablenwert größer als 1 ist. Der Wert für η wird nach
jer folgenden Formel berechnet:
1Og10(IVl1)
in der Vi und V3 die Spannungen bei gegebenen Strömen 11 und I2 sind. Der geeignete Wert für C hängt von der Art der Anwendung ab, für die der Widerstand vorgesehen ist. Es ist im allgemeinen vorteilhaft, wenn derVert π so groß wie möglich ist, weil dieser Exponent das Ausmaß bestimmt, mit dem die Widerstände von den ohmschen Eigenschaften abweichen.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DT-OS 18 02 452 bekanntgeworden.
Spannungsabhängige Widerstände, die gesinterte Körper aus Zinkoxid mit Zusätzen oder ohne Zusatz und Silberfarbelektroden enthalten, die an den Widerständen angebracht sind, sind bereits beschrieben worden (US-PS 34 96 512). Die Spannungsabhängigkeit derartiger Widerstände ist auf die Grenzschicht zwischen dem gesinterten Körper aus Zinkoxid mit Zusätzen oder ohne Zusatz und die Silberfarbelektrode zurückzuführen und wird hauptsächlich durch Änderung der Zusammensetzungen des gesinterten Körpers und der Silberfarbelektrode reguliert. Daher ist es nicht einfach, den C-Wert innerhalb eines großen Bereichs einzustellen, nachdem der gesinterte Körper hergestellt worden ist.
Jedoch besitzen die spannungsabhängigen Zinkoxidwiderstände bei einem elektrischen Belastungstest in einer Umgebung mit hohem Feuchtigkeitsgehalt nur eine geringe Stabilität. Wenn Gleichstrom auf den gesinterten Zinkoxidkörper in sehr feuchter Umgebung einwirkt, zeigt der gesinterte Körper eine Abnahme in dem elektrischen Oberflächenwiderstand. Diese Abnahme bewirkt insbesondere eine Erhöhung des Verluststroms bei dem spannungsabhängigen Zinkoxidwiderstand vom Massetyp und führt zu einer geringen Spannungsabhängigkeit. Die Beeinträchtigung der Spannungsabhängigkeit findet auch noch bei einer Belastung mit geringer Leistung statt, wie z. B. bei einer solchen unter 0,01 Watt in sehr feuchter Umgebung, wie ζ B. bei einer relativen Feuchtigkeit von 90% und 70°C. Daher ist es erforderlich, daß der gesinterte Körper vor äußerer Feuchtigkeit durch einen Schutzüberzug völlig geschützt wird.
Auch besitzen die bekannten spannungsabhängigen Zinkoxidwiderstände ein geringes Widerstandsvermögen gegenüber Stromstößen. Wenn eine Stromwelle auf den gesinterten Zinkoxidkörper einwirkt, srleidet der gesinterte Körper entlang seiner Seitenfläche bei einer Impulsspannung über 500 V/mm einen Überschlag. Obwohl dabei keine Zerstörungen im Innern des gesinterten Körpers auftreten, wird die Seitenfläche des gesinterten Körpers stark beschädigt. Aus diesem Grund hat ein solcher Widerstand ein geringes Widerstandsvermögen gegenüber Stromstößen, was besonders dessen Verwendung in Blitzschutzanlagen beeinträchtigt.
Ferner ist ein spannungsabhängiger Widerstand bekanntgeworden, der einen gesinterten Körper enthält, der Zinkoxid und weitere Zusätze aufweist und durch einen hohen C-Wert, einen hohen n-Wert, eine große Temperaturbeständigkeit sowie eine Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und elektrischer Belastung und durch ein hohes Widerstandsvermögen gegenüber Stromstößen ausgezeichnet ist (DT-OS 22 42 621). Im einzelnen enthält dieser bekannte gesinterte Zinkoxidwiderstand Li-Ionen oder Na-Ionen, die in den
4o gesinterten Körper von seinen Seitenflächen aus bei einer Temperatur von 600 bis 1000'C eindiffundiert werden. Dieser Diffusionsprozeß führt unvermeidlich zu einer Verkleinerung des n-Werts bei dem erhaltenen Widerstand bei einem Strombereich unter 10 μΑ. Der kleine n-Wert in einem niedrigen Strombereieh ist für eine Anwendung, bei der ein geringer Verluststrom erforderlich ist, ungeeignet.
Die DT-PS 10 89 861 beschreibt einen Metallschichtwiderstand mit aufgedampfter Widerstandsschicht aus einer Nickel-Chrom-Legierung. Dabei wird auf einem Grundmaterial eine zweite Schicht mit hohem Widerstand ausgebildet. Jedoch zeigt dieser bekannte Metallschichtwiderstand ohmsches Verhalten; er ist somit nicht spannungsabhängig. Das Feingefüge dieses bekannten Widerstands weist keine Korn-Grenzschicht-Struktur auf, und folglich ist die Widerstandsschicht bzw. zweite Schicht nicht dazu geeignet, die Stromstoßfestigkeit des Widerstandes zu erhöhen.
Ferner ist ein elektrischer Widerstand (DT-PS 10 66 267) bekanntgeworden, der aus einem ohmschen Keramikkörper aufgebaut ist, dessen Widerstandsschicht ais glasartige Emailschicht ausgebildet ist. Dieser bekannte Widerstand ist ebenfalls nicht zur Verwendung als spannungsabhängiger Widerstand geeignet.
Schließlich sind aus der DT-OS 16 65 826 dünne Widerstandsschichten auf der Basis von Zinnoxid bekanntgeworden, bei denen die Schicht eine fortlaufende Änderung des elektrischen Widerstandes etwa mit zunehmender Entfernung von der die Schicht tragenden Substratoberfläche aufweist. Der spezifische Widerstand des Materials ist somit ortsabhängig. Auch diese bekannten Widerstandsschichten sind somit zur Verwendung als spannungsabhängige Widerstände nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines spannungsabhängigen Widerstandes der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, durch einen hohen n-Wert auch in einem niedrigen Stromstärkebereich und eine große Beständigkeit gegenüber Gleichstrombelastung in sehr feuchter Umgebung sowie eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Stromstößen ausgezeichnet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1 bis 4 gelöst.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung herausgestellt.
Durch das Aufbringen einer Paste spezieller Zusammensetzung auf die Seitenflächen des Preßkörpers des Widerstandes vor dem Sintern wird nach der Erfindung erreicht, daß der Leckstromzuwachs infolge des Feuchtigkeitseinflusses sowie ein Durchschlagen unter Impulsbelastung verhindert wird. Dadurch wird die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und elektrische Impulsbelastung erhöht.
Durch die Beschichtung der gesamten Seitenfläche c>s Widerstandes mit einem Material hohen elektrischen Widerstandes nach der Erfindung läßt sich die Abnahme des η-Wertes des spannungsabhängigen Widerstandes mit der Zeit verhindern.
An Hand der Zeichnung werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Dort bezeichnet die Ziffer i0 einen spannungsabhängigen Widerstand, der als wirksames Element einen gesinterten Körper 1 mit Oberflächen, nämlich der Seitenfläche 2 und den sich gegenüberliegenden Flächen 3 und 4. an denen ein Elektrodenpaar 5 und
angebracht ist, enthält. Der gesinterte Preßkörper 1 wird nach einer nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt und hat eine Schicht H mit hohem Widerstand an der Seitenfläche 2 und besitzt z. B. einen kreisrunden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt.
Der gesinterte Preßkörper 1 kann nach auf dem Gebiet der Keramik an sich bekannten Verfahrensweisen hergestellt werden. Die Ausgangsmaterialien, enthaltend Zinkoxidpulver und Zusätze, und zwar neben Wismutoxid mindestens einen weiteren Zusatzbestandteil, wie z. B. Kobaltoxid, Manganoxid, Antimonoxid. Bariumoxid, Strontiumoxid, Bleioxid, Uranoxid und Zinnoxid, werden in einer Naßmühle unter Bildung eines Homogenen Gemisches vermischt. Die Gemische werden getrocknet und in einer Form zu der gewünschten Gestalt unter Anwendung eines Drucks von 98 bis 980 bar (100 bis 1000 kp/cm2) verpreßt. Wenn ein stabförmiger Widerstand gewünscht wird, kann das Aufschlämmungsgemisch zu der gewünschten Form nach Extrusionsmethoden geformt und dann getrocknet werden. Die Gemische können bei einer Temperatur von 700 bis 10000C vorkalziniert und dann gepulvert werden, so daß die nachfolgende Preßstufe leicht durchgeführt werden kann. Den Gemischen können geeignete Bindemittel, wie z. B. Wasser, Polyvinylalkohol usw., zugemischt werden.
Nachdem die Gemische zu den gewünschten Formen gepreßt worden sind, werden die geformten Preßkörper an den Seitenflächen gleichmäßig mit einer Paste überzogen. Die Zusammensetzung der festen Bestandteile dieser Paste geht aus den Patentansprüchen hervor. Außerdem enthält die Paste als Bindemittel ein organisches Harz, wie z. B. Epoxy, Vinyl- und Phenolharz, in einem organischen Lösungsmittel, wie z. B. Butylacetat, Toluol oder dergleichen. Das Siliciumdioxid. Wismutoxid, Antimonoxid und Indiumoxid kann durch eine Siliciumverbindung, Wismutverbindung. Antimonverbindung und Indiumverbindung ersetzt werden, wie z. B. durch das entsprechende Oxalat. Carbonat, Nitrat, Sulfat, Jodid, Fluorid oder Hydroxid, das jeweils bei der Sintertemperatur in das entsprechende Oxid umgewandelt wird.
Die geformten Körper werden nach dem Beschichten mit der Paste in Luft bei einer Temperatur von 1000 bis 14500C 1 bis 5 Stunden lang gesintert und dann im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Sintertemperatur wird im Hinblick auf den spezifischen elektrischen Widerstand, die Konstanz der Spannungsabhängigkeit und die Dicke der Schicht mit hohem Widerstand, die an der Seitenfläche des gesinterten Preßkörpers gebildet worden ist, bestimmt. Außerdem kann der spezifische elektrische Widerstand durch Abschrecken mit Luft von der Sintertemperatur auf Raumtemperafur verringert werden. Der gesinterte Preßkörper hat einen nichtohmschen Widerstand, der auf die Masse selbst zurückzuführen ist. Daher kann der C-Wert ohne Beeinträchtigung des /7-Werts durch Änderung des Abstands zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen geändert werden. |e kürzer der Abstand ist, desto geringer ist der C-Wcrt. Die Paste bildet eine Schicht mit hohem Widerstand, welcher an der Seitenfläche des gesinterten Preßkör pers verbessert ist, wie durch Messen der Widerstandsverteilung beim Querschnitt des gesinterten Preßkör pcrs ermittelt wird Die Schicht mit hohem Widerstand wird so eingestellt, daß sie eine Dicke über ΙΟμιπ hai. Insbesondere wird durch Röntgcnstnihlcnanalyse des Querschnitts des gesinterten Körpers sichergestellt, daß die Paste, die die Mischung aus Siliciumdioxid und Wismutoxid, oder Antimonoxid und Wismutoxid enthält, eine Schicht mit einer Dicke von mehr als 3 μηι bildet, und daß die Schicht in einem Bereich bis zu einer
. Tiefe von 3 μΐη von der Seitenfläche mehr als 70 Mol-% von mindestens Zinksilicat (Zn^SiO-i) und/oder Zinkantimonat (Z^SbiOi?) enthält.
Nach dem Sintern werden Elektroden an den gegenüberliegenden Flächen des gesinterten Prcßkör-
(i pers angebracht. Diese Elektroden können nach irgendeinem geeignetem Verfahren hergestellt werden, wie z. B. durch Erwärmen von Edelmetallfarbe, stro τιΐο-ses oder elektrolytisches Aufbringen von z. B. Ag, Ci. Ni und Sn, Aufdampfen im Vakuum von z. B. Al, Zn und Sn.
ii Flammspritzen von z.B. Cu, Sn, Al und Zn, in Übereinstimmung mit bekannten Verfahren.
Zuleitungen können mit den Elektroden nach an sich üblicher Weise unter Verwendung eines üblichen Lötmittels verbunden werden. Es ist praktisch, leitfähi-
:o gen Klebstoff mit einem Gehalt an Silberpulver und Harz in einem organischen Lösungsmittel zum Verbinden der Zuleitungen mit den Elektroden zu verwenden. Bei dem spannungsabhängigen Widerstand nach der Erfindung ist der η-Wert nicht beeinträchtigt, und £war
;-. auch nicht im Bereich geringer Ströme, was auf die gemäß der Erfindung vorgesehene Abdeckschicht an der Seitenfläche des gesinterten Körpers beruht. Außerdem hat der erfindungsgemäße spannungsabhängige Widerstand eine große Beständigkeit gegenüber
jo höheren Temperaturen, gegenüber Feuchtigkeit und beim Belastungsdauertest, der bei 700C, einer relativen Feuchtigkeit von 90% bei einer Beanspruchungsdauer von 500 Stunden durchgeführt wird. Der n-Wert und der C-Wert ändern sich nicht merklich nach dem BeIa-
n stungsdauertest. Durch den Stromstoßtest, der durch zweimaliges Einwirken eines Stromstoßes von 4 χ 10 μ5 durchgeführt wird, wird nachgewiesen, daß der spannungsabhängige Widerstand nach der Erfindung eine Stromstoßbesländigkeit von mehr als 2000
ii! A/cm2 hat.
Beispiel 1
Die in der Tabelle 1 angegebenen Ausgangsmaterialien wurden 5 Stunden lang in einer Naßmühle vermählen. Jedes Gemisch wurde getrocknet und ir einer Form zu einer Scheibe mit einem Durchmesse! von 40 mm und einer Dicke von 25 mm uniei Anwendung eines Drucks von 333 bar (340 kp/cm: verpreßt. Die Preßkörper wurden an der Seitenfläche mit Paste bedeckt, die die in der Tabelle 1 angcgebenct festen Bestandteile enthielt, und getrocknet. Dam wurden die Preßkörper 5 Stunden lang bei eine Temperatur von 12000C in Luft gesintert und im Ofci abgekühlt. Die gesinterten Preßkörper wurden zu der ii der Tabelle 1 angegebenen Dicke durch Schleifen de gegenüberliegenden Flächen des Preßkörpers mi Silieiuincarbidschleifmittel (mit einer Teilchengrüße voi etwa 28 μηι) geschliffen. Die gegenüberliegende: Oberflächen der gesinterten Scheiben wurden mi einem spritzmetallisierten Film aus Aluminium nach a sich bekannter Verfahrensweise versehen. Die elcktri sehen Kennwerte der erhaltenen Widerslände werde in der Tabelle 1 angegeben. Es ist zu ersehen, daß sie der C-Werl im Verhältnis zu der Dicke des gesinterte Körpers ändert.
Scheibengröße: Durchmesser von 32 mm.
Dicke der Schicht mit hohem Widerstand: 30 μηι.
Tabelle 1
Zusammensetzung Festbestandteile Dicke des C(V) Il
des gesinterten
Körpers
(Mol-%)
der Paste
(Mol-%)
gesinterten
Körpers
(mm)
(bei 1 mA) (0,1 bis I mA
ZnO (99,0) SiO, (50) 5 150 15
Bi2O, (0,5)
CoO (0,5)
Bi2O, (50) 10
20
302
605
14
15
SiO2 (90) 5 153 15
Bi2O, (10) 10 310 16
20 605 16
SiO, (100) 5 155 14
Bi2O, (O) 10 310 15
20 615 15
Sb2O, (90) 5 150 15
Bi2O, (10) 10 300 15
20 603 15
In2O, (90) 5 145 14
BiA (10) 10 300 14
20 600 15
SiO, (72) 5 160 16
Sb2O, (20) 10 315 16
Bi2O, (8) 20 615 16
ZnO (97,5)
Ri-,Οι (O 5)
SiO2 (90)
Bi2O, (10)
5
10
510
1025
44
45
20 2040 45
CoO (0,5)
MnO (0,5) Sb2O, (90) 5 500 45
SbA (1.0) Bi2O, (iO) 10 1010 45
20 2010 46
In2O, (90) 5 505 45
Bi2O, (10) 10 1010 44
20 2015 46
SiO, (72) 5 515 46
Sb2O1 (20) 10 1025 46
Bi2O, (8) 20 2040 46
ZnO (W.O) SbA <l)0) 5 250
505
22
22
Bi2O, (0.5) BiA (l0) 10
■)()
1000 23
SnO (0,5)
240 8,2
ZnO 9'),0) BiO2 (90) Kl 4l?0 8,4
Bi2O, (0.51 Bi2O1 (10) 20 ν 8 5 8.4
Sb2O1 (0.5)
I I Λ I Oi \ \ S 200 10
/nO (9l>,0) In2O, (1A)) 1 i\ 410 K)
Hi2O, (0.5) Bi2O, (H)) IU
-)n
SI 5 10
BaO (0.5)
205 11
ZnO '''U))
Bi2O, (0.5)
SiO2 (72)
Sb2O1 (20)
10
1(1
400
SlO
11
12
SrO (0.5) Bi2O, (S) /Vi
Beispiel 2
10
Die in der Tabelle 2 angegebenen Ausgangsmaterialien werden nach dem in dem Beispiel 1 beschriebenen Verfahren zu spannungsabhängigen Widerständen verarbeitet. Der Stromstoßtest wurde durch Einwirkenlassen eines 4 χ lO^s-Impulses getestet, und die Beständigkeit gegen Stromstöße wurde bestimmt. Der Feuchtigkeitstest wurde durch Kochen der Scheibe in
reinem Wasser für 24 Stunden durchgeführt, elektrischen Kennwerte der erhaltenen Widersl werden in der Tabelle 2 angegeben. Scheibengröße: Durchmesser von 32 mm und
Dicke von 20 mm.
Sintern: 5 Stunden lang bei 1200°C. Dicke der Schicht mit hohem Widerstand: 30 μΐη.
Tabelle 2
Zusammen S (99,0) Festbestanclteile der (50) Bi2O, (50) Elektrische Kennwerte des erhaltenen Widerstands Siede
setzung (0,5) Paste (60) Bi2O, (40) test
, des ) (0,5) (70) Bi2O, (30) C(V) η Stromstoß-
gesinterten (80) Bi2O., (20) besta'ndig- Δ C (%)
Körper: (90) Bi2O, (10) keit -5,0
(95) Bi2O., (5) (bei 1 niA) (0,1-1 ηιΛ) IkA) -4,7
(Mol % (100) Bi2O, (O) 605 15 20 -4,7
ZnO C-O) Bi2O, (70) 605 15 20 -3,8
BbO, (50) Bi2O, (50) 600 15 25 -2,9
CüO (Mol-%) .70) Bi2O, (30) 600 16 30 -3,2
SiO, (90) Bi2O, (10) 605 16 35 -3,5
SiO2 (95) Bi2O, (5) 610 16 30 -5,3
SiO: (100) Bi2O, (O) 615 15 30 -4,5
SiO2 (50) Bi2O1 (50) 600 14 20 -3,5
SiO2 (70) Bi2O, (30) 600 14 25 -2,7
SiO, (90) Bi2O, (10) 600 15 25 -3,0
SiO, (95) Bi2O, (5) 603 15 35 -3.3
Sb2O, (100) Bi2O, (O) 605 15 30 -5,7
(97.5) Sb2O., (50) Bi2O, (50) 610 14 25 -4,3
(0,5) Sb2O-, (60) Bi2O, (40) 595 14 20 -3,1
(0,5) Sb2O-, (70) Bi,O, (30) 600 14 25 -3,4
(0,5) Sb2O1 (80) Bi2O, (20) 600 15 35 -3,5
(1.0) Sb2O, (90) Bi2O, (H)) 600 15 30 -5,5
In2O, (95) Bi2O, (5) 610 14 30 -4,8
In2O, (100) Bi2O, (0) 1960 42 25 -3,9
SnO In2O, (30) Bi2O1 (70) 1980 42 30 -3,2
BI3O, In2O, (50) Bi2O1 (50) 2000 44 35 -1,5
CoO In2O, (70) Bi2O, (30) 2100 44 40 -2,1
MnO SiO2 (90) Bi2O, (H)) 2040 45 40 -2,3
Sb,O, SiO2 (95) Bi2O1 (5) 2040 45 35 -5,1
SiO ? (100) Bi2O1 (0) 2030 44 30 -4,9
SiO2 (50) Bi2O, (50) 1980 44 25 -3,8
SiO, (70) Bi2O, (30) 2000 44 30 2,5
SiO2 (90) Bi2O1 (K)) 2000 45 35 -3,1
SiO, (9Vi HU), (5) 2010 46 40 -3,5
Sb2O, (K)Ol Bi,O1 (0) 2015 45 40 -5,3
Sb2O, 2020 45 30 -4,9
Sb2O1 IWO 44 25 -3,1
Sb2O1 2005 44 30 -3,4
Sb2O1 2015 4<> 40 -3.4
Sb2O, 2015 45 40
In2O1 2000 45 ?S
In2O.
In2O,
In2O,
In, O1
!2
(99,0) SiO2 Sb2O, HhO., 600 15 30 -4,4
ZnO (0,5) 50 45 5 600 15 30 -4,8
Bi3O, (0,5) 50 30 20 615 16 35 -3,2
CoO 95 3 2 615 16 40 -3,4
95 2 3 610 15 35 -3,0
58 40 2 610 15 40 -2,5
78 2 20 620 17 45 -1,7
(97,5) 72 20 8 2050 44 40 -3,4
ZnO (0,5) 50 45 5 2065 45 45 -2,8
Bi2O, (0,5) 50 30 20 2045 45 50 -2,7
CoO (0,5) 95 Λ 2 2075 46 50 -2,7
MnO (1,0) 95 ■> 3 2060 44 50 -2,0
Sb2O, 58 40 2 2080 46 55 -1,2
78 τ 20 2100 48 60 -0,5
72 20 8
Beispiel 3
Die in der Tabelle 3 angegebenen Ausgangsmaterialien wurden nach dem in dem Beispiel 1 beschriebenen j ■ Verfahren zu spannungsabhängigen Widerständen verarbeitet. Die Teste wurden dann nach den gleichen Methoden wie in dem Beispiel 2 durchgeführt. Die elektrischen Kennwerte der erhaltenen Widerstände
werden in der Tabelle 3 angegeben. Scheibengröße: Durchmesser von 32 mm und
Dicke von 20 mm.
Sintern: 5 Stunden lang bei 12000C. Dicke der Schicht mit hohem Widerstand: 30 μιη.
Tabelle 3 Bi2O, weitere
Zusätze
0,05 1-ost-
besland-
teile der
Paste
Hlektrische I
Widerstands
on
•jgense hallen
η
des erhaltenen
StromstoU-
bcstündig-
keit
Siede
test
0,05 CoC 10 (MoI-",,) ihei 1 ιηΛ) (0.1-I ηιΛ) (kA) .1C
(%)
Zusammensetzung des
gesinterten Körpers
(Mol-%)
0,05 CoC 0.05 SiO2 (90) 350 10 15 -6,2
ZnO 10 CoC Bi2O, (H)) 420 12 18 -6,2
99,90 10 CoO 0,5 420 13 20 -3,9
89,95 0,5 CoC 0,05 750 14 20 -4,0
89,95 0,05 MnO H) 605 16 35 -6,3
80,00 (',05 MnO 0,05 Sb2O, (90) 500 13 15 -6,3
99,0 10 MnO H) Bi2O, (10) 600 14 15 -5,9
99,90 10 MnO 0.5 900 18 15 -3,3
89,95 0,5 MnO 0,05 1250 17 25 -3,5
89,95 0,05 Sb1O, IO HK)O 23 .35 -2,8
80,(X) 0,05 Sb2O, 0.05 In2O1 (90) 320 7.1J 15 -7,0
99,0 10 Sh2O1 IO Bi2O, (10) 800 7.2 15 5,5
99,90 K) Sh2O1 0.5 720 8.2 17 -3,9
89,95 0,5 Sb2O i 0,05 1300 8.6 18 -4,2
89,95 0.05 HaO 10 990 H,4 25 ■2,0
80.00 0,05 BaO 0,05 SiO2 (9(1) 320 7,2 18 -5,3
99,0 10 UaO 10 Bi2O-, (10) 470 8,0 15 -4.9
99,90 10 BaO 0.5 51(1 '»,4 20 -2,9
89,95 0.5 BaO 1200 0,5 20 3.4
89,95 815 IO 25 -2.5
80,(X)
99.0
13 -> 14
l-iirtset/uni!
Zusaniniensel/ung des Fest- l:.leklrische Hgenschalten des erhaltenen
gesinterten Körpers bestand- Widerstands
(Mol-%) teile der
I'as te CYIJ " Stronistoli- Siede
beständig- lest keil
ZnO Bi2O, «eitere 0.05 (MnI-". ) (hei I ni M (0,1- I m.-M (k/M .1 (
Zusiit/e 10 (':·'■■)
99.90 0.05 SrO 0.05 Sb2O, (90) 300 9.2 12 -7.2
89,95 0.05 SrO 10 Bi2O, (10) 1150 8.1 14 -5.7
89,95 10 SrO 0.5 1200 I! 17 ■4.3
80,00 10 SrO 0,5 1400 11 18 -4,5
99.0 0.5 SrO 0,5 810 12 20 -3.3
98,5 0,5 CoO 0,5 SiO2 (72) 850 27 45 -3.5
MnO 0,5 Sb2O, (20)
98,5 0,5 CoO 0,5 Bi2O, (8) 1700 40 50 -4,2
Sb2Oj 0.5
98,5 0,5 CoO 0,5 1000 22 35 -4,5
BaO 0.5
98.5 0,5 CoO 0.5 950 25 40 -5,3
SrO 0,5
98,5 0,5 MnO 0,5 1800 40 50 -4.7
Sb2O, 0,5
98,5 0,5 MnO 0,5 1300 32 40 -3,8
BaO 0,5
98,5 0,5 MnO 0.5 1250 30 40 -3,8
SrO 0,5
98,5 0,5 Sb2Oj 0,5 1300 20 30 -4,7
BaO 0,5
98,5 0,5 Sb2Oj 0,5 1220 20 30 -5,2
SrO 0,5
98,5 0,5 BaO 0,5 750 17 25 -7,0
SrO 0.5
98,0 0,5 CoO 0,5 1800 40 50 -1,5
MnO 0,5
Sb2O3 0,5
98,0 0,5 CoO 0.5 800 29 35 -2,5
MnO 0.5
BaO 0.5
98,0 0.5 CoO 0.5 770 26 35 -3,0
MnO 0,5
SrU 0.5
98,0 0,5 CoO 0.5 1500 33 40 -2,7
Sb2O.,
BaO
15
16
l'iiiisct/unii
Zusammensetzung des
gesinterten Körpers
(MoI-"/,,)
ZnO Bi2Oi weitere
Zusätze
98,0 0,5
98,0
0,5
98,0 0,5
98,0 0,5
98,5 0,5
98,0 0,5
l cstbesland-
teile iler
!'äste
(MoI-11/!,)
Ilektrischc Higenschal'ten des erhaltenen Widerstands
C(I)
CoO 0,5
Sb:ü, 0,5
SrO 0,5
CoO 0,5
BaO 0,5
SrO 0,5
MnO 0,5
Sb3O3 0,5
BaO 0,5
MnO 0,5
Sb2O:, 0,5
SrO 0,5
MnO 0,5
BaO 0,5
SrO 0,5
Sb2O1 0,5
BaO 0,5
SrO 0,5
SiO, (72) 1450 31
Sb2O-, (20)
Bi2O, (8)
880 18
1650 35
1600 33
1000 21
1050 18
StronistoU-
beständig-
keit
(bei 1 m,\i (0,1-1 niA) <k,\)
Siedetest
Beispiel 4
Das Herstellungsverfahren und die Testmethoden durch den Siedetest bewirkt wird, mit einer Zunahme waren die gleichen wie in dem Beispiel 2. Es ist leicht zu der Schicht mit hohem Widerstand abnimmt, erkennen, daß die Impuls- oder Stromstoßbeständigkei- Scheibengröße·. Durchmesser von 32 mm und
ten sich mit einer Zunahme der Dicke der Schicht mit ·»■> Dicke von 20 mm. hohem Widerstand erhöht und der Änderungsgrad, der Sintern: 5 Stunden lang bei 12000C.
Tabelle 4 Festbestand Dicke der Elektrische Kennwerte des erhaltenen WidersUinds Siede
Zusammen teile der Paste Schicht mit test
setzung des hohem C{V) η StromstoB- A C (%)
gesinterten Widerstand bestiindigkeit -4,5
Körpers (Mol-%) (μ) (bei 1 HiA) (0.1-1 mA) (kA) "i Q
(MoI-Vo) SiO2 (90) 10 600 16 50 -3,2
ZnO (99,0) Bi2O, (10) 30 605 16 35 -1,2
Bi2O3 (0,5) 100 605 16 40 -4,2
CoO (0,5) VJO 615 16 50 -2,7
Sb2O3 (90) 10 600 14 30 -2,2
Bi2O3 (10) 30 603 15 35 -1,7
100 605 15 40
300 610 15 45
17 l" 23 65 232 iiiA) HI,1. I m.-\) 18 Siede-
15 1 tesi
Fortsct/unü Festbesland 15 .1 (T
Zusammen teile der PaM Picke der Hlekmsehe Kennwerte des 15 -4,8
setzung des . liicht mit ( ' 1 I , 16 -3,1
gesinterten
Körpers
(MoI-'';.) hohem
Widerstand
Π -3,3
(ΜοΙΛ,) In1O, (9b) [■■)■) (h;i 1 ι 17 erhaltenen Wide rs land ι -2,7
ZnO (99,0) Bi1O, (10) 10 590 i7 Stromstoß- -3,3
Bi, O, (0,5) 30 600 18 beslündigkei -1,7
CoO (0,5) 100 605 43 IkA) -1,2
SiO, (72) 300 610 45 25 -1,0
Sb,0, (20) 10 605 45 35 -2,1
Bi1O, (S) 30 620 48 40 -1,5
100 620 43 45 -1,1
SiO1 (90) 300 630 46 35 -0,5
ZnO (97,5) BiO, (10) 10 200 46 45 -3,3
Bi1O-, (0,5) 30 2040 46 50 -2,5
CoO (0,5) 100 2070 44 60 -2,0
MnO (0,5) Sb1O, 300 2100 46 30 -1,6
Sb2O, (1,0) Bi1O, (10) 10 1950 46 40 -4,7
30 2010 47 45 -3,1
100 2030 46 45 -2,2
In1O1 (90) 300 2050 48 30 -1,8
Bi1O, (10) 10 2000 50 40 -1,2
30 2015 50 40 -0,5
100 2050 50 -0,5
SiO, (72) 300 2100 30 -0,4
Sb1O1 (20) 10 2050 40
Bi1O, (8) 30 2100 55
100 2120 60
300 2150 50
60
70
80
Beispiel 5
Die in der Tabelle 5 angegebenen Ausgangsmaterialien wurden nach dem in dem Beispiel 1 beschriebenen Verfahren zu spannungsabhängigen Widerständen verarbeitet. Die Preßkörper wurden 5 Stunden lang bei einer Temperatur zwischen 1000 und 145O°C nach dem Abdecken der Seitenflächen durch die in der Tabelle 5 angegebene Paste gesintert. Die Testbedingungen
waren die gleichen wie in dem Beispiel 2. Die elektrischen Kennwerte der erhaltenen Widerstände werden in der Tabelle 5 angegeben. Scheibengröße: Durchmesser von 32 mm und
Dicke von 20 mm.
Dicke der Schicht mit hohem Widerstand: 30 μΐη.
Tabelle 5 Festbestand Sinter- Elektrische Kennwerte des erhaltenen Widerstandes Siede
Zusammen teile tier Paste temperatur test
setzung des C(I) η Stromstoß J C(%)
gesinterten beständigkeit -9,5
Körpers (Mol-%) ( C) (bei I ηιΛ) (0,1-1 niA) (kA) -7,2
(Mol-%) SiO, (50) HKK) 1200 11 15 -5,0
ZnO (99,0) Bi,O, (50) 1100 850 14 17 -5,1
Bi2O1 (0,5) 1200 605 15 20 -5,3
CoO (0.5) 1300 420 13 18
1450 280 11 18
19 Al 23 Paste Sinter 65 232 η 20 Siede
l-Hrlsci/ιιημ temperatur test
Zusammen Festbestant.- (0,1-1 m/\) .1 C(%)
setzung des teile der 13 -7,7
gesinterten (90) ( C) Klektrischc Kennwerte des 14 erhaltenen Widerstandes -4,1
Körpers (10) 1000 16 -2,9
(Mol-%) (MoI-11O) 1100 C(V) 16 StromstoU- -2,9
ZnO (99,0) SiO2 1200 15 bestandigkeit -3,5
Bi2O, (0,5) Bi2O, 1300 (hei I ηιΛ) 12 (KA) -7,0
CoO (0,5) 100) 1450 1220 14 20 -5,1
(0) 1000 870 15 25 -3,5
1100 605 14 55 -3,7
SiO2 ( 1200 450 14 35 -4,0
Bi2O, 1300 300 11 30 -8,1
(30) 1450 1250 14 20 -5,3
(70) 1000 900 13 25 -5,7
1200 615 13 30 -4,1
Sb2O3 (90) 1450 470 15 23 -2,7
Bi2O, (10) 1000 330 14 20 -3,3
1200 1200 12 15 -5,0
Sb2O, (100) 1450 600 14 20 -3,5
Bi2O, (0) 1000 300 13 18 -4,0
1200 1190 12 28 -7,5
Sb2O3 (50) 1450 603 14 35 -5,7
Bi2O3 (50) 1000 285 12 30 -6,0
1200 1220 13 20 -4,7
In2O3 (90) 1450 610 15 25 -3,1
Bi2O3 (10) 1000 310 15 20 -3,6
1200 1200 14 15 -5,1
In2O3 (100) 1450 595 14 20 -3,5
Bi2O3 (0) 1000 320 14 18 -4,0
1200 1230 14 25 -3,6
In2O3 (72) 1450 600 15 35 -2,1
Bi2O3 (20) 1000 295 17 25 -1,7
(8) 1100 1200 16 25 -1,8
SiO2 1200 610 15 30 -2,3
Sb2O3 1300 305 38 30 -2,9
Bi2O3 (90) 1450 1250 45 35 -1,5
(10) 1000 910 42 40 -2,0
1200 620 41 45 -3,5
ZnO (97,5) SiO, (90) 1450 430 46 40 -2,5
Bi2O., (0,5) Bi2O, (10) 1000 300 43 40 -2,7
CoO (0,5) 1200 3800 42 30 -4,7
MnO (0,5) Sb,0, (90) 1450 2040 46 40 -3,1
Sb2O3 (1,0) Bi2O3 (10) 1000 1200 40 35 -3,5
1200 3900 35
In2O3 1450 2010 40
Bi2O3 IZJU Ti
4000 35
2015 40
1300 40
•'ortsctzunt!
Zusammen- Festbcstand- Sinter- Elektrische Kennwerte des erhaltenen Widerstandes
Setzung des teile der Paste temperatur
gesinterten C(V) η Stromstoß- Siedc-
Körpers bestiindigkcit test
(Mol-%) (Mol-%) (C) (bei I mA) (0,1-1 niA) (kA) AC(%)
ZnO (97,5) SiO2 (72) 1000
Bi2O3 (0,5) Sb2O3 (20) 1100
CoO (0,5) Bi2O, (8) 1200
MnO (0,5) 1300
Sb2O3 (1,0) 1450
4050 40 40 -1,3
3200 44 550 -0,9
2100 48 60 -0,5
1550 44 50 -1,1
1300 40 45 -1,5
Beispi
Die in der Tabelle 6 angegebenen Gemische wurden verpreßt und mit einer Paste bedeckt, die die gleichen ju Oxide wie die Zusätze in dem Preßkörper enthielt. Die Preßkörper wurden 5 Stunden lang in Luft gesintert. Die Testbedingungen waren die gleichen wie in dem Beispiel 2.
Die elektrischen Kennwerte der erhaltenen Wider- _>-, stände werden in der Tabelle 6 angegeben. Die
ausgezeichnete Impuls- oder Stromstoßbeständigkeit und ein geringer Änderungsgrad wurden mit der Paste, die die gleichen Materialien wie die Zusätze in dem gesinterten Preßkörper enthielten, erzielt.
Scheibengröße: Durchmesser von 32 mm und
Dicke von 20 mm.
Dicke der Schicht mit hohem Widerstand: 30 μΐη.
Tabelle 6 Bi2 O, weitere
Zusätze
Festbestandteile
der Paste
too Sinter-
tcmperatur
Elektrische
C(V)
Kennwerte des
Il
erhaltenen Widerstands
Stromstoß- Siede
beständigkeit test
A CCk)
0,5 _ — (Mol-%) 100 ( Ci (bei 1 niAl (0,1-1 mA) (kA) -7,5
Zusammensetzung
des gesinterten Körpers
(Mol-%)
- CoO 0,5 Bi2O, 100 1200 4000 4.1 10 -6,2
ZnO - MnO 0,5 CoO 100 1200 2200 3,9 10 -5,3
99,5 - Sb2O3 0,5 MnO 100 1200 2600 3,4 10 -8,2
99,5 - BaO 0,5 Sb2O, 100 1200 3000 3,7 12 -7,0
99,5 - SrO 0,5 BaO 100 1200 1600 9,0 15 -8,3
99,5 - UO2 0,5 SrO 100 1200 1500 7,8 12 -7,9
99,5 - PbO 0.5 UO. CoO
(50)
1200 2000 4.1 10 -7.1
99,5 0,5 CoO 0,5 PbO MnO
(50)
1200 4000 4,3 12 -3,5
99,5 0,5 MnO 0,5 Bi,O,
(50)
Sb1O,
(50)
1200 600 15 22 -3,7
99.5 0,5 Sb2O-, 0,5 Bi, O1
(50)
BuO
(50)
1200 1000 23 25 -4,2
99,0 0.5 HaO 0,5 Bi.O,
(50)
SrO
(50)
1200 985 8,3 18 -3,3
99,0 0,5 SrO 0,5 Bi.O,
(50)
50 1200 820 11 2( -3,7
99,0 CoO 0,5 IJi1O1
(50)
50 1200 800 12 20 -5,0
W,0 SnO 0,5 CoO 50 1200 4000 30 40
99,0 - MnO 0,5 SrO 50 -4,7
W,0 BaO 0.5 MnO 1300 3500 30 35
BiiO
94.0
23
Fortsetzung
Zusammensetzung
des gesinterten Körpers
(M 01-%)
weitere
Zusätze
99,0 -
98,0 1,0
98,0 1,0
97,5 0,5
97,0 0,5
97.0 0,5
96,5 0,5
94,0 0,5
98,0 0,5
BaO
SrO
0,5
0,5
CoO 0,5
MnO 0,5
BaO
SrO
0,5
0,5
CoO 0,5
MnO 0,5
Sb2O3 1,0
CoO 0,5
MnO 0,5
Sb2O3 1,0
SnO2 0,5
CoO 0,5
MnO 0,5
Sb2O3 1,0
Cr2O3 0,5
CoO 0,5
MnO 0,5
Sb2O3 1,0
Cr2O, 0,5
SiO2 0,5
CoO 0,5
MnO 0,5
Sb2O, 1,0
Cr2O, 0,5
SiO2 2,0
NiO 1,0
CoO 0,5
MnO 0,5
Sb2O, 0,5
Festbestandteile der Paste
BaO
SrO
50 50
Bi2O, 50
CoO 25
MnO 25
Bi2O3 50
BaO 25
SrO 25
Bi2O3 20
CoO 20
MnO 20
Sb,O, 60
Bi2O3
CoO
MnO
Sb2O3
SnO2
Bi2O3
CoO
MnO
Sb2O3
Cr2O3
Bi2O3
CoO
MnO
Sb2O3
Cr2O3
SrO2
Bi-O,
CoO
MnO
Sb2O3
Cr2O3
SiO2
NiO
Bi2O3 25
CoO 25
MnO 25
Sb,O1
Sintertemperatur
( α
Hleklrisehe Kennwerte das erhaltenen Widerslands
C(V)
1100 1200
1200 1200
1200
1800
1650
2000
2600
1200
2800
1200
4400
1200
5600
1000 1200 1450
15
14
46
50
50
55
60
Stromstoß- Siedebeständigkeit test
(bei 1 m.\) (0,1-1 ηιΛ) (k/ 2000 20 30
60
60
70
70
3800 35 35
1800 40 50
850 41 40
-2,7 -3,5 -1,7
-0,5
llici/u 1 Blatt

Claims (7)

Ll Palentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines au.grund der Zusammensetzung seiner Masse selbst spannungsabhängigen, gesinterten Widerstandes aus einer Puivermischung mit Zinkoxid (ZnO) als Hauptbestandteil und neben Wismutoxid (Bi2Oj) mindestens einem weiteren Zusatzbestandteil, mit den Verfahrensschritten Herstellen eines Preßkörpers, Sintern, Überziehen mit einer Paste aus den Zuschlagstoffen und Aufbringen von Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sintern auf die Seitenflächen (2) des neben dem Zinkoxid auch bereits alle zur Erzielung der gewünschten Spannungsabhängigkeit erforderlichen Zusatzbestandteile enthaltenden Preßkörpers eine Paste gleichmäßig aufgetragen wird, die in der Zusammensetzung der festen Bestandteile mehr als 50 Mol-% Siliziumdioxid (SiO2) und weniger als 50 Mol-% Wismutoxid (Bi2Oj) aufweist, so daß der resultierende Sinterkörper (1) auf den Seitenflächen eine sehr hochohmige Schicht aufweist.
2. Verfahren zur Herstellung eines aufgrund der Zusammensetzung seiner Masse selbst spannungsabhängigen, gesinterten Widerstandes aus einer Pulvermischung mil Zinkoxid (ZnO) als Hauptbestandteil und neben Wismutoxid (Bi2Oi) mindestens einem weiteren Zusatzbustandteil, mit den Verfahrensschritten Herstellen eines Preßkörpers, Sintern, Überziehen mit einer Paste aus den Zuschlagstoffen und Aufbringen von Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sintern auf die Seitenflächen (2) des neben dem Zinkoxid auch bereits alle zur Erzielung der gewünschten Spannungsabhängigkeit erforderlichen Zusatzbestandteile enthaltenden Preßkörpers eine Paste gleichmäßig aufgetragen wird, die in der Zusammensetzung der festen Bestandteile wenigstens 70 Mol-% Antimonoxid (Sb2O3) und höchstens 30 Mol-% Wismutoxid (Bi2Oj) aufweist, so daß der resultierende Sinterkörper (1) auf den Seitenflächen eine sehr hochohmige Schicht aufweist.
3. Verfahren zur Herstellung eines aufgrund der Zusammensetzung seiner Masse selbst spannungsabhängigen, gesinterten Widerstandes aus einer Puivermischung mit Zinkoxid (ZnO) als Hauptbestandteil und neben Wismutoxid (Bi2Oj) mindestens einem weiteren Zusatzbestandteil, mit den Verfahrensschritten Herstellen eines Preßkörpers, Sintern, Überziehen mit einer Paste aus den Zuschlagsstoffen und Aufbringen von Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sintern auf die Seitenflächen
(2) des neben dem Zinkoxid auch bereits alle zur Erzielung der gewünschten Spannungsabhängigkeil erforderlichen Zusatzbestandteile enthaltenden Preßkörpers eine Paste gleichmäßig aufgetragen wird, die in der Zusammensetzung der festen Bestandteile mehr als 50 Mol-% Indiumoxid (In2Oj) und weniger als 50 Mol-% Wismutoxid (Bi2Oj) aufweist, so daß der resultierende Sinterkörper (1) auf den Seitenflächen eine sehr hochohmige Schicht aufweist.
4. Verfahren zur Herstellung eines aufgrund der Zusammensetzung seiner Masse selbst spannungsabhängigen, gesinterten Widerstandes aus einer Pulvermischung mit Zinkoxid (ZnO) als Hauptbestandteil und neben Wismutoxid (Bi2Oj) mindestens einem weiteren Zusatzbestandteil, mit den Verfahrensschritten Herstellen eines Preßkörpers, Sintern, Überziehen mit einer Paste aus den Zuschlagstoffen und Aufbringen von Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sintern auf die Seitenflächen (2) des neben dem Zinkoxid auch bereits alle zur Erzielung der gewünschten Spannungsabhängigkeit erforderlichen Zusatzbestandteile enthaltenden Preßkörpers eine Paste gleichmäßig aufgetragen wird, die in der Zusammensetzung fester Bestandteile 0,5 bis 99,5 Mol-% Wismutoxid (Bi2Os) und insgesamt 99,5 bis 0,5 Mol-% mindestens eines Oxids aus der aus Cobaltoxid (CoO), Manganoxid (MnO). Antimonoxid (Sb2Oj), Bariumoxid (BaO), Strontiumoxid (SrO) und Bleioxid (PbO) bestehenden Gruppe aufweist, so daß der resultierende Sinterkörper (1) auf den Seitenflächen eine sehr hochohmige Schicht aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste in der Zusammensetzung der festen Bestandteile 70 bis 95 Mol-% Siliziumdioxid (SiO2) und 30 bis 5 Mol-% Wismutoxid (Bi2Oi) aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste in der Zusammensetzung der festen Bestandteile 70 bis 95 Mol-% Antimonoxid (Sb2Oj) und 30 bis 5 Mol-% Wismutoxid (Bi2Oj) aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste in der Zusammensetzung der festen Bestandteile neben 50 bis 95 Mol-% Siliziumdioxid (SiO2) und 2 bis 20 Mol-% Wismutoxid (Bi2Oj) zusätzlich noch 2 bis 45 Mol-% Antimonoxid (Sb2Oj) aufweist.
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