DE914952C - Keramischer Isolator - Google Patents

Keramischer Isolator

Info

Publication number
DE914952C
DE914952C DEN2327D DEN0002327D DE914952C DE 914952 C DE914952 C DE 914952C DE N2327 D DEN2327 D DE N2327D DE N0002327 D DEN0002327 D DE N0002327D DE 914952 C DE914952 C DE 914952C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dielectric constant
temperature
temperature coefficient
titanium dioxide
cerium dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEN2327D
Other languages
English (en)
Inventor
Marinus Gerard Van Bruggen
Evert Johannes Willem Verwey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Application granted granted Critical
Publication of DE914952C publication Critical patent/DE914952C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/50Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Description

  • Keramischer Isolator Zahlreiche verlustarme keramische Isolierwerkstoffe sowohl mit einer hohen als auch mit einer niedrigen dielektrischen Konstante sind bekannt. Namentlich bei den Werkstoffen mit einer hohen dielektrischen Konstante ist der Temperaturkoeffizient häufig sehr wichtig. Entsprechend ihrem Zweck kann die Zusammensetzung derart gewählt werden, daß der Temperaturkoeffizient der dielektrischen Konstante entweder positiv oder negativ oder sehr wenig von Null verschieden ist.
  • Insbesondere sind in diesem Zusammenhang Magnesiumtitanitmassen bekanntgeworden. Solche Massen mit einem Titandioxydgehalt von weniger als 30 °/o zeigen einen wenig von Null verschiedenen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante. Die Dielektrizitätskonstante selbst ist jedoch ziemlich niedrig, nämlich etwa 15. Zwar nimmt die Dielektrizitätskonstante bei einem größeren Titandioxydgehalt stark zu, jedoch werden dann Werkstoffe mit einem hohen negativen Temperaturkoeffizienten erhalten. Weiterhin können auch mit Titandioxyd und Zirkonoxyd Werkstoffe mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erhalten werden, die eine ziemlich hohe Dielektrizitätskonstante zeigen.
  • Unter dem Temperaturkoeffizienten der dielektrischen Konstante eines Isolierwerkstoffes ist im vorliegenden Falle der aus Messungen der Kapazität eines mit diesem Material als Dielektrikum hergestellten Kondensators bei verschiedenen Temperaturen erhaltene Wert zu verstehen ohne Berücksichtigung etwaiger Korrektionen für die wegen Wärmeausdehnung eintretenden Änderungen.
  • Die Erfindung bezweckt, das Gebiet der auf keramischem Wege hergestellten verlustarmen Isolier-Stoffe mit planmäßig eingestelltem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante auszudehnen.
  • Erfindungsgemäß werden dichtgesinterte, mehr als 5o °/o Cerioxyd und gegebenenfalls Titändioxyd und/ oder älkalifreie Zuschläge enthaltende Werkstoffe für Isolierzwecke, insbesondere für Kondensatordielektrika, verwendet, die einen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante zwischen 4- 400 X 10-" aufweisen.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch Sinterung von Cerioxyd, das entsprechend seiner Reinheit bei Temperaturen von 145o bis i6oo° C dichtgesintert werden kann; Produkte mit einer dielektrischen Konstante von 35 und einem schwachen positiven Temperaturkoeffizienten der dielektrischen Konstante, nämlich -f- 8o x 1o '' je Grad Celsius erhalten werden können.
  • Zur Herabsetzung der Sinterungstemperatur oder zur Beeinflussung der dielektrischen Eigenschaften kann man gewünschtenfalls keramische Zuschlagstoffen z. B. Ton oder Speckstein, verwenden. Datei muß aber dem Umstand Rechnung getragen werden, däß alkalihaltige Werkstoffe im allgemeinen die dielektrischen Verluste erhöhen. Weiter ist hierbei in Betracht zu ziehen, daß'die erwähnten Zuschlagstoffe eine niedrige dielektrische Konstante; z. B. etwa 5, und einen hohen positiven Temperaturkoeffizienten der dielektrischen Konstante, z. B. 5oö X zo-' je Grad Celsius haben, so daß durch deren Zusatz die dielektrische Konstante herabgesetzt und der Temperaturkoeffizient erhöht wird. j Durch Verwendung von Titandioxyd als Zuschlagstoff, das eine hohe dielektrische Konstante und einen hohen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt, lassen sich für bestimmte Anwendungen in dielektrischer Hinsicht geeignete Ergebnisse erzielen, weil infolgedessen der Temperaturkoeffizient der dielektrischen Konstante schwach positiv, gleich Null oder gewünschtenfalls auch negativ gemacht werden kann und weiter die dielektrische Konstante selbst noch stark gesteigert wird.
  • Die erfindungsgemäß zu verwendenden Isolierstoffe zeigen gegenüber den bekannten, weniger als 30 °/0 Titandioxyd enthaltenden Magnesium-Titanatmassen eine stark erhöhte Dielektrizitätskonstante, während sie im Vergleich mit den Massen mit mehr als 30 % Titandioxyd bei gleicher Dielektrizitätskonstante einen niedrigeren Temperaturkoeffizienten zeigen. Sogar gegenüber den aus Titandioxyd und Zirkonoxyd bestehenden Massen zeigen die cerioxydhaltigen Massen nach der Erfindung bei gleichem Temperaturkoeffizienten eine höhere Dielektrizitätskonstante.
  • Es war schon bekannt, bei keramischen Isolierwerkstoffen aus Magnesium- und/oder Titanverbindungen mit Bentönit und gegebenenfalls Ton als Zuschlagstoffe die Magnesium- und/oder Titanverbindüngen teilweise durch Cerioxyd zu ersetzen. Weil jedoch der schwach positive Temperaturkoeffizient von Cerioxyd noch nicht bekannt war, wurde auch nicht erkannt, daß das Cerioxyd zur planmäßigen Einstellung des Temperaturkoeffizienten für keramische Werkstoffe geeignet war.
  • Wie üblich, werden Zuschlagstoffe in beschränkten, immer weniger als die Hälfte des Gemisches betragenden Mengen verwendet.
  • Es ist bekannt, daß bei Verwendung von Titandioxyd für keramische Isolierwerkstoffe dafür Sorge getragen werden müß, daß keine Reduktion zu leitendem niedrigerem Oxyd eintritt. Dies kann nur durch Anwendung einer hinreichend oxydierenden Atmosphäre erzielt werden. Falls beim Sintern eine Reduktion erfolgt ist, so kann man dies dadurch rückgängig machen, daß von der Sinterüngstemperatur so langsam bis unterhalb der Temperatur abgekühlt wird, bei der Sauerstoffabspaltung einzutreten anfing, oder so lange auf eine darunterliegende Temperatur zu erhitzen, bei der Sauerstoffaufnahme stattfinden kann, bis ein vollständig oxydiertes Produkt entstanden ist.
  • Obwohl in geringerem Maße als bei Titandioxyd, besteht auch bei Cerioxyd die Gefahr der Bildung eines leitenden niedrigeren Oxyds, was bei den Isolatoren nach der Erfindung vermieden werden soll. Dazu ist im allgemeinen Sintern an der Luft hinreichend. Bei Verwendung von Titandioxyd als Zuschlagstoff ist es erwünscht, in höherem Maße der Reduktion entgegenzuwirken, z. B. durch Lufterneuerung oder durch Anwendung einer Sauerstoffatmosphäre. Falls beim Sintern eine gewisse Sauerstoffabspaltung erfolgt ist, kann durch das Verfahren der langsamen Abkühlung oder Nacherhitzung, das oben für Titandioxyd erwähnt worden ist, das reduzierte Oxyd wieder vollständig oxydiert werden.
  • Weiter hat man zur Erzielung von keramischen Isolatoren aus Titandioxyd mit niedrigen dielektrischen Verlusten empfohlen, nach dem Sintervorgang von einer Temperatur von wenigstens etwa 11oo° C rasch abzukühlen: Auch bei den Isolatoren nach der Erfindung, insbesondere falls sie Titandioxyd enthalten, kann zum Zwecke, die dielektrischen Verluste niedrig zu halten, entsprechend vorgegangen werden, wodurch Erzeugnisse mit einem tg 8 kleiner als i X 1o 3; gemessen bei zoom, erhalten werden.
  • Die erfindungsgemäßen Isolatoren, die einen niedrigen Temperaturkoeffizienten der dielektrischen Konstante haben, sind insbesondere zur Verwendung als Dielektrikum für Kondensatoren geeignet, die zur Verwendung in Schaltungen bestimmt sind, bei denen Temperaturabhängigkeit der Kapazität unerwünscht ist; außerdem haben diese Isolatoren noch den. Vorteil einer hohen dieiektrischen Konstante.
  • Für bestimmte Schaltungen, z. B. zum Ausgleich des Temperatureinflusses von Kondensatoren mit Dielektrika mit einem hohen negativen Temperaturkoeffizienten und einer hohen dielektrischen Konstante, die z. B. ganz oder teilweise aus Titandioxyd bestehen, kann man namentlich im Zusammenhang mit den Abmessungen vorteilhaft Dielektrika nach der Erfindung verwenden, die einen hohen positiven Temperaturkoeffizienten und eine noch ziemlich hohe dielektrische Konstante haben. Dazu kann man z. B. alkaliarme Tonarten mit einem hohen positiven Temperaturkoeffizienten als Zuschlagstoff, und zwar bis zu einem Maximum z. B. von etwa 30 0/0 des Gemisches verwenden, weil sonst die dielektrische Konstante zu niedrig wird.
  • Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Ausführungsbeispiel I Pulverförmiges Cerioxyd (Analyse 98,80j, Ce02, 0,3 Si O2, 0,550/, Fe2O3, 0,310/, Glühverlust) wird unter hohem Druck zu einem Plättchen gepreßt und während 1/2 Stunde auf 150o° C an der Luft gesintert, worauf in etwa 1/2 Stunde bis Zimmertemperatur abgekühlt wird. Das erhaltene dichtgesinterte Erzeugnis hat eine dielektrische Konstante von 35, einen tg 8 von 4 X 10-4 bei 200 m und einen Temperaturkoeffizienten der dielektrischen Konstante von + 8o x io- '' je Grad Celsius.
  • Ausführungsbeispiel II Ein Gemisch von 9o Gewichtsprozent Cerioxyd (Analyse 98,40/, Ce O2, i,24 % S'02, o,o6 0/0 Fes 03, 0,140/, Glühverlust) und io Gewichtsprozent Ton (Analyse 46,10/0 Si O2, 39,30/, Als 03, o,80/, Fe, O" o,150/0 Ca 0, o,150/0 Na20 + K20, 13,4% Glühverlust) wird mit einer wässerigen Tragantlösung zu einer plastischen Masse geknetet. Hieraus wird ein Röhrchen gepreßt, das während 2o Minuten auf 135o bis 14o0° C an der Luft gesintert und darauf rasch abgekühlt wird.
  • Das erhaltene dichtgesinterte Produkt hat eine dielektrische Konstante von 26, einen tg 8 von 9 X 10-4 bei Zoo m und einen Temperaturkoeffizienten der dielektrischen Konstante von + 380 X io g je Grad Celsius.
  • Ausführungsbeispiel III Ein Gemisch von 95 Gewichtsprozent Cerioxyd (Analyse 99,60/, Ce O2, o,o9 0/0 Si O2, o,2"/, Fes 03, o,15 0/0 Glühverlust) und 5 Gewichtsprozent Titanoxyd (Analyse 98,60/, T102, 0,2 0/0 Fe203, 0,30/, A1203, 0,5 0/0 S03, 0,2 0/0 P205, o,i 0/0 Glühverlust) wird entsprechend BeispielII zu einem Röhrchen gepreßt, während 1/2 Stunde auf etwa 1300° C in einem Sauerstoffstrom erhitzt, darauf in io Minuten bis zu iioo° C erhitzt und dann rasch an der Luft abgekühlt. Das erhaltene dichtgesinterte Erzeugnis hat eine dielektrische Konstante von 36, einen tg 8 von 8,1 X I0-4 bei Zoo m und einen Temperaturkoeffizienten der dielektrischen Konstante von +. 8,4 X 10-6 je Grad Celsius.
  • Ausführungsbeispiel IV Ein Gemisch von 9o Gewichtsprozent Cerioxyd und io Gewichtsprozent Titanoxyd (Analyse entsprechend Beispiel III) wird gemäß Beispiel III verarbeitet.
  • Das erhaltene dichtgesinterte Produkt hat eine dielektrische Konstante von 39, einen tg 8 von 6,2 X io-ß bei 200 m und einen Temperaturkoeffizienten der dielektrischen Konstante von -64 X 10-' je Grad Celsius.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von dichtgesinterten, mehr als 50 0/0 Cerioxyd und gegebenenfalls Titandioxyd und/oder alkalifreie Zuschlagstoffe enthaltenden Werkstoffen für Isolierzwecke, insbesondere für Kondensatordielektrika, die einen Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstante zwischen 400 X io-' aufweisen.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolators nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Cerioxydmasse nach dem Formen in einer oxydierenden Atmosphäre dichtgesintert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Temperatur von wenigstens etwa iioo° C so schnell abgekühlt wird, daß der dielektrische Verlustfaktor, gemessen bei einer Wellenlänge von Zoo m, weniger als i X io 3 beträgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Sinterungstemperatur an so langsam bis unterhalb der Temperatur abgekühlt wird, bei der Sauerstoffabspaltung während des Sinterungsvorganges einzutreten anfing, oder so lange auf eine darunterliegende Temperatur nacherhitzt wird, bei der Sauerstoffaufnahme hinreichend schnell erfolgen kann, bis ein vollständig oxydiertes Produkt entstanden ist. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 453 707.
DEN2327D 1940-11-25 1941-11-22 Keramischer Isolator Expired DE914952C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL914952X 1940-11-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE914952C true DE914952C (de) 1954-07-12

Family

ID=19860176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEN2327D Expired DE914952C (de) 1940-11-25 1941-11-22 Keramischer Isolator

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE914952C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1045652B (de) * 1953-11-16 1958-12-04 Karl Heinz Hauck Dr Ing Verfahren zur Verbesserung von Hydroxylgruppen enthaltenden Alkydharzen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE453707C (de) * 1925-02-06 1927-12-17 Rheinische Metallw & Maschf Vorrichtung zum selbsttaetigen OEffnen und Schliessen des Verschlusses von Rohrruecklaufgeschuetzen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE453707C (de) * 1925-02-06 1927-12-17 Rheinische Metallw & Maschf Vorrichtung zum selbsttaetigen OEffnen und Schliessen des Verschlusses von Rohrruecklaufgeschuetzen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1045652B (de) * 1953-11-16 1958-12-04 Karl Heinz Hauck Dr Ing Verfahren zur Verbesserung von Hydroxylgruppen enthaltenden Alkydharzen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2321008C3 (de) Durch Schmelzen und Gießen hergestellte hochschmelzende Erzeugnisse mit Chromoxid
DE2456050A1 (de) Verfahren zur herstellung ferroelektrischer keramiken
DE3644664A1 (de) Aluminiumtitanatkeramik und ihre verwendung
DE2932914C2 (de) Hochfeste Tonerdeporzellanmasse für elektrische Isolatoren
DE914952C (de) Keramischer Isolator
DE2554969C3 (de) Glasierbare, nichtporöse keramische Sinterkörper hoher mechanischer Festigkeit mit steatitanalogen elektrischen Isolationseigenschaften
DE1011646B (de) Element zur Umwandlung mechanischer in elektrische Energie oder umgekehrt, das aus polykristallinem keramischem Material besteht
CH238737A (de) Elektrischer Isolator.
DE4206800C2 (de) Wärmeisolationsmaterial
DE1471261C (de) Verfahren zum Herstellen kristalh ner Sinterglaskeramikkorper aus einem Gemisch \on Alummiumsilikatpulver und kristallinen anorganischen Verbindungen
DE2054653C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines keramischen Dielektrikums
DE661521C (de) Verfahren zur Herstellung einer Einbettmasse zur Isolation der Heizleiter elektrischer Heizgeraete
DE357330C (de) Zuendkerze
DE1227821B (de) Verfahren zur Herstellung einer porzellanartigen Masse hoher Temperaturwechselbestaendigkeit
DE4107795A1 (de) Keramik mit niedrigem verlustfaktor
AT153204B (de) Keramisches Kondensatordielektrikum.
DE749563C (de) Verlustarmer poroeser keramischer Isolierkoerper niedriger Dielektrizitaetskonstante
DE1471261B2 (de) Verfahren zum herstellen kristalliner sinterglaskeramikkoerper aus einem gemisch von aluminiumsilikatpulver und kristallinen anorganischen verbindungen
DE897671C (de) Zuendkerzenisolator und keramischer Koerper dafuer
DE1471070C (de) Isolierkörper für die Elektroindustrie und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1646724C2 (de) Verbesserte Keramik-Dielekrika
DE1272204B (de) Verfahren zum Herstellen keramischer Koeper
DE1646941B2 (de) Keramisches dielektrikum und verfahren zu dessen herstellung
DE1471483C (de) Keramisches Dielektrikum
DE760259C (de) Verfahren zur Herstellung keramischer Gegenstaende