NO134004B

NO134004B -

Info

Publication number: NO134004B
Application number: NO4171/73A
Authority: NO
Inventors: Olaf Nigol
Original assignee: Olaf Nigol
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1973-10-29
Publication date: 1976-04-26
Also published as: BE806457A; BR7308286D0; AU6138573A; NL7314784A; FR2204583A1; IT1004627B; NO134004C; CA1006345A; FR2204583B1; GB1408210A; DE2353376B2; LU68685A1; ES419958A1; ZA737827B; IE38408L; US3888796A; AR196698A1; IE38408B1; JPS5314319B2; DE2353376C3

Abstract

Halvledende glasursammensetninger.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår halvledende glasursammensetninger for bruk som elektrisk ledende glasurbelegg på keramiske isolatorer. Slike belegg påføres noen ganger på keramiske høyspenningsisolatorer i den hensikt å styre spennings-fordelingen over overflaten for å redusere tendensen til elektrisk utladning.

Halvledende glasursammensetninger til dette for-mål består vanligvis av en basisglasur hvori det er innarbeidet ytterligere forskjellige metalloksyder. Uttrykket "basisglasur" benyttes heri på samme måte som det vanligvis forstås i den elektriske keramikkindustri, nemlig en sammensetning omfattende i det vesentlige 65-75 vekt-? Si02, 10-17 vekt-? A120j, °S 10-17 vekt-? CaO + I^O hvilken sammensetning kan brennes på overflaten av et keramisk legeme ved en temperatur innen området ll<i>!9-1371<0>C for å danne et vitrøst belegg som er ildfast og korrosjonsbe-standing. En slik glasursammensetning påføres vanligvis på overflaten av isolatoren eller på det ikke brente keramiske legeme av isolatoren, som en vandig oppslemming og brennes deretter på overflaten. De ytterligere metalloksyder som innar-beides i basisglasuren omfatter vanligvis blått tinnoksyd hvilket er en på forhånd kalsinert blanding av tinn-IV-oksyd og antimonpentoksyd og sinkoksyd. I praksis er det funnet nød-vendig å innarbeide det blå tinnoksyd i en mengde på ikke mindre enn 12,5 vekt-? av de totale faststoffer i sammensetningen og opptil 45 vekt-? for å oppnå et glasurbelegg med en brukbar ledningsevne.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse at man ved å innarbeide en blanding bestående av tinn-IV-oksyd og antimontrioksyd i stedet for tinn-IV-oksyd og antimonpentoksyd kan benytte en betydelig lavere mengde av blandingen. Dette er mulig fordi antimontrioksyd har en naturlig mindre partikkelstørrelse enn antimonpentoksyd. Fordelen ved oppfinnelsen som er basert på den oppdagelse er: (a) en to til tre-gangers reduksjon av den negative temperaturkoeffisient for glasurmotstanden sammenliknet med eksisterende halvledende glasurer; (b) sterkt forbedret korrosjonsmotstandsevne for glasuren på grunn av det lavere metalloksydinnholdet; og (c) lavere omkostninger på grunn av mindre mengder metalloksyd som er nødvendig for å oppnå den nødvendige ledningsevne.

Foreliggende oppfinnelse angår således en halvledende glasursammensetning i partikkelform omfattende en basisglasur i blanding med tinnoksyd (SnO^), antimontrioksyd (Sb20^) og sinkoksyd (ZnO) der basisglasuren i det vesentlige består av silisiumoksyd, aluminiumoksyd og flussmiddel og har en brenntemperatur i områder ll49-1371°C, og glasuren karak-teriseres ved at tinnoksydet og antimontrioksydet tilsammen er tilstede i en mengde på fra 3-12,5 vekt-? av de totale faststoffer i sammensetningen og sinkoksyd er tilstede i en mengde på fra 0,5-3 vekt-? av de totale faststoffer i sammensetningen, og at forholdet mellom tinnoksyd og antimontrioksyd ligger innen området 4:1 til 50:1, beregnet på vektbasis.

Hensikten med sinkoksydet er å stabilisere glasurmotstandsevnen med henblikk på brenntemperaturen.

Helst er den midlere partikkelstørrelse for basisglasuren mindre enn 10 mikron og den midlere partikkel-størrelse for tinn og antimonoksydene mindre enn 0,5 mikron.

Eksempler på halvledende glasurer ifølge oppfinnelsen og deres anvendelse på keramiske isolatorer skal beskrives under henvisning til de ledsagende tegninger der: fig. 1 er et diagram som viser variasjonen i motstand pr. flateenhet med temperaturen for forskjellige glasurer,

fig. 2 er et diagram som viser virkningen av neddyppingstiden (under påvirkning av glasuren) på overflate-motstanden; og

fig. 3 er et diagram som viser virkningen av

brenntemperaturen på motstanden.

Prinsipielt er det utviklet to forskjellige typer halvledende glasurer. I den ene type som heretter kalles-,en "et-trinns"-glasur blir tinnoksydet og antimontrioksydet blandet i egnede andeler med basisglasurstoffene og vann for å oppnå en glaseringsoppslemming. I den andre type som heretter kalles en "to-trinns"-glasur blir tinnoksydet og antimontrioksydet først forkalsinert ved optimal temperatur og deretter malt og blandet i egnede andeler med basisglasurmaterialene og vann for oppnå en glaseringsoppslemming. I hvert tilfelle påføres oppslemm-ingen på ikke brente, men tørre porselensisolatorer eller på forbrente porselensisolatorer ved hjelp av dypping, spraying eller overhelling. Isolatorene blir deretter brent i en omhygg-elig styrt brennsyklus for å oppnå de ønskede halvledende egenskaper for glasuren samtidig med at det oppnås høy styrke for isolatorlegemet og glasuren.

Når det gjelder en "et-trinns"-glasur, må isolatoren på hvilken glasuren påføres, brennes innen et temperaturområde som gir de nødvendige halvledende egenskaper for glasuren -og de nødvendige mekaniske egenskaper for porselensisolatoren. Fordi disse egenskaper er meget temperaturavhengige, er bruken av "et-trinns"-glasuren mulig kun med et begrenset antall metalloksyder. "To-trinns"-glasuren gir en viss frihet til behandling av de halvledende stoffer separat ved deres optimale kalsineringstemperatur. For eksempel kan kalsinering gjennom-føres ved betydelig lavere eller meget høyere temperatur enn det som er nødvendig for å oppnå porselen av god kvalitet og gode dekkegenskaper. Forskjellige metalloksyder kan benyttes i slike halvledende glasurer.

Selvom basisglasur-, eller dekkglasur-, sammensetningen generelt vil ha en viss innvirkning på egenskapene for den ferdige halvledende glasur, er forskjellige sammenset-ninger benyttet med gode resultater. To foretrukkede basis-glasursammensetninger er angitt i eksemplene 1 og 2. Eksempel 1

Eksempel 2

I hvert tilfelle er den midlere partikkelstørrelse for basisglasuren mindre enn 10 mikron.

Blandingen av tinnoksyd og antimontrioksyd bør enten den er forkalsinert eller ikke være tilstede i den halvledende glasursammensetning i en mengde på fra 3 til 12,5 vekt-? av de totale faststoffer i sammensetningen der forholdet mellom tinnoksyd og antimontrioksyd er innen området 4:1 til 50:1. Den midlere partikkelstørrelse for disse oksyder er helst mindre enn 0,5 mikron. Den lille partikkelstørrelse for tinnoksyd og.antimontrioksyd og de reduserte mengder som benyttes i glasursammensetningen forbedrer den negative temperaturkoeffisient for motstanden og forbedrer korrosjonsmotstands-evnen og den generelle homogenitet for den resulterende glasur. I fig. 1 er den negative temperaturkoeffisient eller virkningen av temperaturen på flatemotstanden for den resulterende glasur vist grafisk for halvledende glasurer fremstilt ved bruk av "et-trinns"-glasur (kurve A), "to-trinns"-glasur (kurve B) og en kjent sammensetning ved bruk av blått tinnoksyd (kurve C).

Ved behandling av halvledende glasurer er det funnet ut at glasurmotstandsevnen er meget følsom overfor den maksimale brenhtemperatur og i en mindre grad av varigheten for den maksimale temperatur (eller brenntiden), og også av hast-igheten for oppvarming og avkjøling under brennsyklusen. Fordi ovnstemperaturene.aldri i praksis er enhetlige, kan det inntre store variasjoner i glasurmotstandsevnen. Fordi den totale motstandsevne for en isolator må være rimelig godt regulert, kan dette føre til relativt høye kasseringsgrader. Det er funnet at .dette problem kan overvinnes ved å tilsette en liten mengde sinkoksyd til sammensetningen. På denne måte kan det oppnås et 27,5-55°C stort temperaturområde mellom 1204 og 13l6°C (maksimal brenntemperatur), i hvilket område glasurmotstandsevnen forblir i det vesentlige konstant. Virkningen av sinkoksyd er vist i fig. 2 der kurvene A0, Al og A2 viser forbind-elsen mellom motstandsevne og maksimal brenntemperatur for en første glasursammensetning hvortil det er satt sinkoksyd i mengder på 0,1 og 2 vekt-? og der kurvene BO, BO,5, Bl og B2 viser det samme forhold for en forskjellig glasursammensetning hvortil sink er satt i mengder på 0, 0,5, 1 henholdsvis 3 vekt-?. Det er fastslått at en overskytende mengde sinkoksyd øker den negative temperaturkoeffisient for glasurmotstandsevnen og radikalt påvirker de mekaniske egenskapene i glasuren. Av denne grunn må mengden sinkoksyd begrenses til 0,5 til 3 vekt-? av de totale faststoffer i sammensetningen.

En "et-trinns"-glasursammensetning slik som angitt i eksempel 3 ble påført på tørr, ikke brent porselen ved dypping og deretter brent ved 1260°C i 6 timer, noe som resulterte i en flatemotstand innen området 16 til 100 megohm pr. flateenhet for dyppetider i området 20 til 10 sekunder slik som angitt ved-kurve A i fig. 3.

Eksempel 3

En "to-trinns"-glasursammensetning som angitt i eksempel 4 ble påført på tørr, ikke brent porselen ved en dypping og brent ved 1260°C i 6 timery noe som resulterte i en flatemotstand i området 40 til 400 megohm pr. flateenhet for dyppetider i området 20 til 10 sekunder slik som angitt ved kurve B i fig. 3-

Eksempel 4

Den negative temperaturkoeffisient for begge

disse glasurer slik som angitt i fig. 1 er mindre enn 0, 35%

pr. °C. Det er omkring tre ganger mindre enn den for glasurer som tidligere er utviklet ved bruk av blått tinnoksyd.

Motstandsevnen for glasuren kan økes ved å redus-

ere mengden SnO^ og Sb20^ som er tilstede i glasuroppslemm-

ingen eller redusert ved å øke mengden av disse. Forandringer i glasurmotstandsevnene kan også bevirkes ved å variere de relative andeler av Sn©2 og Sb20^ eller forholdet mellom vann og faststoffer, mengden sinkoksyd, partikkelstørrelsen for de forskjellige glasurbestanddeler eller brenntemperaturen og brennsyklusen. Videre kan motstandsevnen for en påført halvledende glasur økes eller reduseres ved å brenne om igjen isolatoren på hvilken glasuren er påført ved en forskjellig temperatur fra den hvorved den først ble brent.

Claims

1. Halvledende glasursammensetning i partikkelform omfattende en basisglasur blandet med tinnoksyd (SnC^)* antimontrioksyd ( Sb^ O^) og sinkoksyd (ZnO), der basisglasuren i det vesentlige består av silisiumo' aluminiumoksyd og flussmidler og har en brenntemperac . ir.nen området 1149 til 1371°C, karakterisert ved at tinnoksyd og antimontrioksyd tilsammen er tilstede i en mengde fra 3-12,5 vekt-? av de totale faststoffer i sammensetningen, og sinkoksyd er tilstede i en mengde fra 0,5-3 vekt-? av de totale fast-

stoffer i sammensetningen, og at forholdet mellom tinnoksyd og antimontrioksyd ligger innen området 4:1 til 50:1, beregnet på vektbasis.

2. Halvledende glasur ifølge krav 1, karakterisert ved at tinnoksydet (SnC^) og antimontrioksydet ( Sbrfij) er innarbeidet som på forhånd kalsinert blanding.

3. Halvledende glasur ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at forholdet mellom tinnoksyd og antimontrioksyd er omkring 10:1, beregnet på vekt.

4. Halvledende glasur ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den midlere partikkelstørrelse for basisglasuren er mindre enn 10 mikron.

5. Halvledende glasur ifølge krav 4, karakterisert ved at den midlere partikkelstørrelse for tinnoksydet og antimontrioksydet er mindre enn 0,5 mikron.

6. Halvledende glasur ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at sinkoksydet er tilstede i en mengde på fra 0,5 til 1, 0% av de totale faststoffer i sammensetningen.