DE3106136A1

DE3106136A1 - Verfahren zur herstellung polykristalliner keramischer kaltleiterkoerper

Info

Publication number: DE3106136A1
Application number: DE19813106136
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. 8672 Selb Bossert
Original assignee: Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1982-08-19

Description

Verfahren zur Herstellung poly-
kristalliner keramischer Kaltleiterkörper.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung polykristalliner keramischer Kaltleiterkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-AS 16 46 987 und aus der DE-AS 16 46 988 bekannt. Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung polykristalliner, keramischer Kaltleiterkörper werden die perowskitbildenden Ausgangssubstanzen und die Dotierungsstoffe homogen gemischt, mit destilliertem Wasser gemahlen, getrocknet und bei Temperaturen zwischen 10000C und 11000C vorgesintert (umgesetzt, calziniert). Anschließend wird erneut mit destilliertem Wasser in einer Kugelmühle gemahlen, getrocknet und unter Zusatz an sich bekannter Bindemittel der gewünschte Körper geformt (gepreßt, gegossen, gezogen) und bei Temperaturen zwischen 13000C und 14000C gesintert, wobei die Aufheizgeschwindigkeit im Bereich zwischen 180 grd/h und 300 grd/h liegt.
Da für optimale Eigenschaften des Kaltleiters auf die stöchiometrische Verbindung bezogen ein Überschuß an Titandioxid vorliegen muß, wird dieser Überschuß im allgemeinen bei der Einwaage der Ausgangsmaterialien berücksichtigt. Dies führt jedoch bei der bei Temperaturen um 1100 0C durchgeführten Umsetzung (Vorsinterung) teilweise zu wasserlöslichen Verbindungen neben der Hauptkomponente. Wird nun das bei der Nachmahlung verwendete destilliertes Wasser durch Filtration entfernt, so entsteht ein undefinierter Verlust der wasserlöslichen Verbindungen und damit erhebliche Schwankungen im Endprodukt.
Wird das destillierte Wasser durch Sprühtrocknung entzogen, so entstehen zwar keine undefinierten Verluste; dafür wird aber die Verteilung der einzelnen Anteile durch das nebeneinander Vorhandensein von löslichen und unlöslichen Komponenten inhomogen und vor allem das Kornwachstum beim Sintervorgang unregelmäßig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung polykristalliner keramischer Kaltleiter zur Verfügung zu stellen, das einfach und energiesparend durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß überraschenderweise auch ohne Vorreaktion lediglich durch homogenes Mischen der perowskitbildenden Ausgangssubstanzen wie BaC03 und TiO2 und Dotierungsstoffe wie Nb205, Y203, Ho203, La203, Sb203, MnO2, Co203, ZnO, CuO, Fe203, NiO - einzeln oder gemeinsam - und eines an sich bekannten organischen Bindemittels, Kaltleiterkörper mit sehr guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften hergestellt werden können. Der Widerstandsanstieg beträgt fünf Dekaden oder größer und der Temperaturkoeffizient im steilen Bereich des von der Temperatur abhängigen Widerstandes 30.10-2 grd-l und größer. Daß auch die Homogenität des erfindungsgemäß nicht vorgesinterten Kaltleitermaterials sehr gut ist, ist auch an der hohen Strombelastbarkeit und der hohen Spannungsfestigkeit erkennbar.
Eine zusätzliche Verbesserung des Kaltleitermaterials kann erreicht werden, wenn das Material nach dem Ausbrennen des organischen Binders nicht mit den üblichen Aufheizgeschwindigkeiten von 180 grd.h 1 bis 300 grd.h 1, sondern nur mit ca. 100 grd.h 1 aufgeheizt wird. Von besonderem Vorteil ist, daß sich durch den Wegfall der Vorreaktion und der Nachmahlung das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung polykristalliner keramischer Kaltleiterkörper wesentlich einfacher und kostengünstiger gestalten läßt.
In der folgenden Tabelle sind die Widerstandswerte 5 bei 25 0C und 175 0C und die Temperaturkoeffizienten T K im steilen Kennlinienbereich von erfindungsgemäß nicht vorgesintertem Kaltleitermaterial angegeben.

25 IQ C |5175 TK cmlsc J{%/oq

70 0,7 23

140 3,2 26

250 25,3 35

460 80,5 35

840 207 25

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung polykristalliner keramischer Kaltleiterkörper, die teilweise n-leitend und teilweise p-leitend sind, bestehend aus ferroelektrischem Material mit Perowskitstruktur der. allgemeinen Formel A2+ B4+ O3 mit Dotierung 5-2+ stoffen, wobei als A2+ Barium und zur Verschiebung der Curietemperatur wenigstens eines der Metalle Strontium, Kalzium, Blei und als B4+ Titan im Überschuß und zur Verschiebung der Curietemperatur wenigstens eines der Metalle Zirkon, Zinn vorhanden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 7 daß die perowskitbildenden Ausgangssubstanzen und die Dotierungsstoffe gemeinsam mit einem an sich bekannten organischen Bindemittel homogen gemischt und getrocknet und anschließend direkt ohne Vorsinterung zum gewünschten Körper geformt (gepreßt) und gesintert werden 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine homogene und getrocknete Mischung aus Bariumkarbonat, Titandioxid und Dotierungsstoffen durch an-sich bekannte Plastifizierungsmittel ziehfähig oder gießfähig und nach dem Zieh -oder Gießvorgang direkt endgesintert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Sinterung die Aufheizgeschwindigkeit nach dem Ausbrennen der organischen Bindemittel und/oder Plastifizierungsmittel im Bereich zwischen 50 und 100 Grad pro Stunde liegt und die Sinterung zwischen 1300 und 1400 OC in oxidierender Atmosphäre durchgeführt wird.