DE973780C

DE973780C - Elektrischer Isolierkoerper mit hoher Dielektrizitaetskonstante und niedrigem dielektrischen Verlustwinkel

Info

Publication number: DE973780C
Application number: DEP3366D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Phil Rath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1936-04-05
Filing date: 1936-04-05
Publication date: 1960-06-02

Description

Elektrischer Isolierkörper mit hoher Dielektrizitätskonstante und niedrigem dielektrischen Verlustwinkel In den letzten Jahren sind titanoxydhaltige elektrische Isolierkörper und keramische Kondensatoren mit hoher Dielektrizitätskonstante und niedrigem Verlustwinkel von verschiedener Zusammensetzung bekanntgeworden.
Eine Gruppe dieser Isolierstoffe, die eine Dielektrizitätskonstante von etwa q.o bis 9o aufweisen, besteht aus 7o bis roo °/o Titanoxyd mit mehr oder weniger großen Zuschlägen an Plastifizierungsmitteln, wie Kaolin, Speckstein und Zuschlagstoffen in Form von Erdalkalioxyden. Eine zweite Gruppe mit einer Dielektrizitätskonstante von 1a bis 18 enthält zu überwiegendem Anteil Magnesiumoxyd und einen Titanoxydgehalt bis zu etwa 40°/o.
Beide Gruppen von Isolierstoffen zeigen in ihren Eigenschaften und in ihrer keramischen Herstellungsmöglichkeit gewisse Nachteile. Die erste Gruppe hat zwar bei hohen Frequenzen einen niedrigen dielektrischen Verlustwinkel, doch steigt dieser bei niedriger Frequenz ganz außerordentlich stark an. Die zweite Gruppe ist wegen ihres hohen Gehaltes an Magnesiumoxyd und der dadurch bewirkten hohen Schwindung außerordentlich schwer herzustellen, so daß nur Werkstücke kleinerer Abmessungen daraus angefertigt werden können.
Es sind ferner als Kondensatordielektrika geeignete titanoxydhaltige keramische Isolierstoffe mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 7o bis ioo bekanntgeworden, denen zur Erleichterung der Dichtsinterung Berylliumoxyd, Zinkoxyd, Manganoxyd, Bleioxyd oder andere Bleiverbindungen, wie Wulfenit, oder solche Stoffgemische zugesetzt wurden, die für sich allein nicht als Flußmittel zu betrachten sind, die aber infolge von Eutektikumsbildung miteinander zu Flußmitteln werden, beispielsweise Kaolin und Magnesia, Kaolin und Speckstein, Kaolin und Brucit USW.
Auch sind keramische elektrische Isolierstoffe mit einer Dielektrizitätskonstante bis zu etwa ioo bekanntgeworden, die aus Mischkristallen von Zinnoxyd und Rutil bestehen.
Nach einem nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag wurden ferner bereits Isolierstoffe für Kondensatordielektrika entwickelt, die aus etwa 87 bis 88 % Titandioxyd, etwa io °/a Wismutoxyd oder Cadmiumoxyd als Sinterungsmittel und etwa 2 bis 3 % der bekannten Zuschlagstoffe bestehen und eine Dielektrizitätskonstante zwischen 95 und ioo aufweisen sollen.
Gegenüber diesen bekannten elektrischen Isolierkörpern bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Gruppe titanoxydhaltiger Isolierkörper mit hoher Dielektrizitätskonstante und niedrijem Verlustwinkel. Diese Isolierkörper bestehen erfindungsgemäß im wesentlichen aus einem Gemisch von Titanoxyd mit Kobaltoxyd und/oder Nickeloxyd. Die bei diesen Isolierkörpern zu erzielenden Dielektrizitätskonstanten sind höher als die Dielektrizitätskonstante der bisher bekanntgewordenen Dielektrika. Außerdem ist der Verlustwinkel dieser Isolierkörper auch bei niedriger Frequenz sehr gering. Andererseits haben die genannten, als Zuschlagstoffe zum Titanoxyd benutzten Schwermetalloxyde die Wirkung, daß die Dielektrizitätskonstante nicht in dem Maße herabgesetzt wird wie bei ausschließlicher Verwendung von Magnesiumoxyd als Zuschlagstoff. Außerdem bewirken sie eine verringerte Schwindung und damit eine gesteigerte Herstellungsmöglichkeit.
Der Mengenanteil der genannten Schwermetalloxyde wird zweckmäßig zwischen io und 5004 gehalten. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, neben den genannten Zuschlagstoffen noch gewisse Mengen Erdalkali zuzufügen, beispielsweise zwischen 5 und 30' ; o.
Ein besonderer Vorteil der neuen keramischen Isolierkörper ist der, daß sie besonders leicht unter den Bedingungen des normalen keramischen Brandes (Segerkegel 8 bis 15) dichtsintern. Sie unterscheiden sich hiermit wesentlich von solchen Mischungen, die etwa aus 5o0/, Magnesiumoxyd und 5o0/, Titanoxyd bestehen. Derartige Mischungen haben ein so großes Kristallisationsvermögen, daß im üblichen keramischen Brand ein grobkristallines Gefüge entsteht, das nicht dicht ist, wogegen ein feinkristallines dichtes Gefüge erstrebt werden muß. Es ist bei den erwähnten Gemischen von Titanoxyd und Magnesiumoxyd auch durch Regelung der Brennbedingungen nicht möglich, zu dichten Körpern zu gelangen, da diese Isolierstoffe noch porös sind, selbst wenn sie bereits an der Unterlage festzukleben beginnen.
Die bei dem Isolierkörper gemäß der Erfindung verwendeten Zuschlagstoffe haben demgegenüber die Wirkung, daß sie den Kristallisationsvorgang in der Weise beeinflussen, daß ein feinverfilztes, dichtes Kristallgefüge entsteht.
Selbstverständlich können die notwendigen Plastifizierungsmittel, wie Kaolin, Speckstein, Dextrin, Gummiarabikum usw., den Mischungen in den benötigten, verhältnismäßig geringen Mengenanteilen beigefügt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Isolierkörper und Kondensatordielektrikum aus dichtgesintertem keramischem Isolierstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante und niedrigem dielektrischem Verlustwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff im wesentlichen aus einem Gemisch von Titanoxyd mit Kobaltoxyd und/oder Nickeloxyd besteht.
2. Elektrischer Isolierkörper und Kondensatordielektrikum nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff io bis 500/, Kobaltoxyd und/oder Nickeloxyd enthält.
3. Elektrischer Isolierkörper und Kondensatordielektrikum nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Isolierstoff 5 bis 300/, Erdalkalioxyd zugesetzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 498 149, 588 271; französische Patentschriften Nr. 738 222, 782 028, 787 387, 790 509, 79o 839; britische Patentschrift Nr. 23 351 aus dem Jahre igo9; britische Patentschriften Nr. 139 315, 389 790, 429 730, 445 495 USA.-Patentschriften Nr. i 842 433, 2 128 289; »Zeitschrift für technische Physik«, 1935, Nr. 12, S.641/642. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 717 682, 738 1o4.