PL113979B1 - Method of manufacturing oxide varistors - Google Patents

Description

Twórcywynalazku: Zbigniew Cymbrykiewicz, Jerzy Raczynski Uprawniony z patentu: Instytut Elektrotechniki, Warszawa (Polska) Sposób wytwarzania warystorów tlenkowych Przemiotem wynalazku jest sposób wytwarzania niskonapieciowych warystorów z tlenku cynku, umozli¬ wiajacy regulacje parametrów elektrycznych gotowych wyrobów.Znane warystory z tlenku cynku wykazuja krzywoliniowa zaleznosc pradu elektrycznego od napiecia.Zaleznosc ta jest ujmowana przy pomocy wzoru: U = CI*3 lub I = KU" gdzie: Ci K - stale materialowe, a wykladniki a ="T, zwane wspólczynnikami nieliniowosci, charaktery¬ zuja nieliniowy przebieg krzywej U = f(I). Do parametrów warystora zaliczane jest równiez napiecie charaktery¬ styczne Ui okreslajace wartosc spadku napiecia na warystorze przy zalozonym pradzie np. 1,10 lub 100 mA.Charakterystyka napieciowo-pradowa warystora wykonanego z samego tlenku cynku jest zblizona do linii prostej i wspólczynnik nieliniowosci w przyblizeniu jest równy jednosci. Krzywoliniowy przebieg uzyskuje sie przez domieszkowanie tlenku cynku róznymi zwiazkami metali. Najczesciej sa to tlenki lub fluorki bizmutu, manganu, kobaltu, zelaza, wapnia, baru, magnezu, chromu, lantanu, cyrkonu, litu i innych. Podatki te stosuje sie w ilosci od 0,01 do 10% molowych.Znany sposób wytwarzania warystorów tlenkowych polega na czynnosci zmieszania skladników, formowa¬ nia wyprasek, spiekania, powolnego chlodzenia ze spadkiem temperatury pieca, nakladania elektrod i pomiarów sprawdzajacych. Zaleznie od rodzaju i ilosci domieszek oraz technologii produkcji otrzymuje sie warystory o róznych parametrach C i 0,przy czym wystepuja duze trudnosci z otrzymaniem warystorów niskonapieciowych prz;y równoczesnym duzym wspólczynniku nieliniowosci a.Warystory tlenkowe wykonywane wedlug znanych technologii, po nalozeniu elektrod posiadaja parametry, których nie mozna juz zmienic.Wytwarzanie warystorów tlenkowych zlozonych z tlenku cynku iiwiazków metali sposobem wedlug wynalazku, polega na zmieszaniu tlenku cynku ze zwiazkami tytanu w ilosci od 10 do 30% molowych w przeli¬ czeniu na dwutlenek tytanu. Tak uformowane i spieczone elementy poddaje sie gwaltownemu chlodzeniu, a po nalozeniu elektrod warystory poddaje sie dodatkowej obróbce kalibracyjnej. Spieczone elementy w temperaturze LZG 7-4 Zom. 2292/78 A 4 2,000 szt.2 113 979 od 1200° do 1400°C w atmosferze powietrza w czasie od 1 do 2 godzin, chlodzi sie gwaltownie na powierzchni dobrze odprowadzajacej cieplo, korzystnie na grubej blasze aluminiowej. Dodatkowo prowadzi sie obróbke kalibracyjna warystorów z elektrodami w temperaturze od 300° do 600°C w czasie od 20 do 60 minut. Obróbke kalibracyjna powtarza sie, az do uzyskania wymaganych parametrów warystorów.Sposób wytwarzania warystorów tlenkowych wedlug wynalazku umozliwia 50% zmiane wspólczynnika fifa oraz napiecia charakterystycznego gotowych warystorów. Sposób ten umozliwia równiez otrzymanie warystorów niskonapieciowych przy równoczesnym duzym wspólczynnikunieliniowosci. i Rysunek przedstawia przykladowe charakterystyki zmian napiecia U!0 i wspólczynnika fi = w funkcji czasu trwania obróbki kalibrujacej, przy temperaturach 300°C i 400°C.Sposób wytwarzania warystorów tlenkowych wedlug wynalazku przedstawiony jest ponizej w przykladzie wykonania.Material wyjsciowy o skladzie: 77,5% molowych tlenku cynku i 22,5% molowych dwutlenku tytanu mie¬ sza sie w mlynie kulowym przez 24 godziny, przy czym otrzymana mieszanine prasuje sie pod cisnieniem 50MN/m2. Z otrzymanej mieszaniny prasuje sie krazki o srednicy 12 mm i grubosci 3 mm. Krazki spieka sie w temperaturze 1300°C w ciagu 1 godziny w atmosferze powietrza, otrzymujac elementy o srednicy 10 mm i gru¬ bosci 2,75 mm.Spieczone krazki poddaje sie gwaltownemu chlodzeniu, wyjmujac je z goracego pieca na gruba blache aluminiowa. Po ochlodzeniu powierzchnie kontaktowe szlifuje sie papierem sciernym o grad. 800, a nastepnie naklada elektrody z pasty srebrowej metoda sitodruku. Wypalanie pasty prowadzi sie w temperaturze 500°C w okresie 10 minut. Po ochlodzeniu warystora okresla sie wspólczynnik nieliniowosci oraz stala C lub tez napiecie charakterystyczne.Zwykle parametry te sa zbyt niskie w porównaniu z zalozonymi i warystory poddaje sie dodatkowo ter¬ micznej obróbce kalibrujacej. W tym przypadku wykonano 3 krotna obróbke kalibrujaca, kazda w temperaturze 400°C w okresie 20 minut. Uzyskane wartosci napiecia U10 i wspólczynnika fi warystorów po spiekaniu i kazdej obróbce kalibracyjnej przedstawia tabela 1.Tabela 1 Rodzaj obróbki termicznej Spiekanie Kalibracja 1 Kalibracja 2 Kalibracja 3 Uio 3,4 6,2 7,8 8,9 0 0,73 0,43 0,36 0,27 Obróbka kalibracyjna powoduje zwiekszanie sie napiecia charakterystycznego (stalej C) oraz wspólczynni¬ ka a. Im wyzsza jest temperatura i dluzszy czas tym wzrost ten jest wiekszy.Po doprowadzeniu parametrów warystora do wymaganych wartosci, do elektrod mozna przymocowac przewody doprowadzajace prad. Mocowania przewodów dokonuje sie metoda lutowania lub klejenia przewo¬ dzacym klejem. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania warystorów tlenkowych poprzez domieszkowanie do tlenku cynku zwiazków meta¬ li, spiekanie uformowanych elementów, chlodzenie i nakladanie na warystory elektrod, znamien¬ ny t y m, ze tlenek cynku miesza sie ze zwiazkami tytanu w ilosci od 10 do 30% molowych w przeliczeniu na dwutlenek tytanu, po czym uformowane i spieczone elementy poddaje sie gwaltownemu chlodzeniu, a po nalo¬ zeniu elektrod warystory poddaje sie dodatkowej obróbce kalibracyjnej.
2. 2. Sposób wytwarzania warystorów wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze spieczone elementy w temperaturze od 1200° do 1400°C w atmosferze powietrza w czasie od 1 do 2 godzin, chlodzi sie gwaltownie na powierzchni dobrze odprowadzajacej cieplo, korzystnie grubej blasze aluminiowej.113979 3 3.Sposób wytwarzania warystorów wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jednokrotna obróbke kalibracyjna warystorów z elektrodami prowadzi sie w temperaturze od 300° do 600°C w czasie od 20 do 60 mi¬ nut i powtarza sie ja az do uzyskania wymaganych parametrów warystorów.113 979 tlgcSz] Zaklad Wydawniczo -Poligraficzny WPL Zam. 497. Naklad 105 egz. Cena 100 zl PL