PL223304B1 - Zastosowanie przekładek ceramicznych wyprasek warystorowych w procesie wypalania warystorów - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku są przekładki separujące wypraski z ceramiki warystorowej i innej w trakcie procesu wypalania. Warystory tlenkowe ZnO wykonuje się typową technologią ceramiczną, spiekając uformowaną w pastylki mieszaninę ZnO z niewielką ilością tlenków innych metali. W trakcie procesu wypalania warystorów może dojść do wzajemnego spieczenia się pastylek warystorowych między sobą oraz z dnem kasety. Dotychczas znane sposoby to: przesypywanie powierzchni każdej wypraski spieczonym granulatem lub stosowanie innych separatorów. Proponowane w ramach niniejszego wynalazku przekładki ceramiczne nadają się do wielokrotnego użytku, są niezawodne i ekonomiczne materiałowo. Istotą wynalazku jest to, że przekładki zostały wykonane z ZnO domieszkowanego Cr2O3. Dzięki dodatkowi Cr2O3 ceramika ZnO staje się na tyle trudnospiekalna, że nie przywiera do wypalanych warystorów oraz kaset.

Description

Opis wynalazku

Istota rzeczy

Warystory z tlenków metali oparte na tlenku cynku wykonuje się typową technologią ceramiczną, Mieszaninę ZnO z niewielką ilością tlenków innych metali, prasuje się w pastylki odpowiedniej średnicy i grubości, w zależności od oczekiwanych parametrów elektrycznych warystora, które następnie wypala w temperaturze około 1250°C. Najczęściej robi się to w piecu komorowym lub tunelowym.

W trakcie procesu wypalania warystorów może dojść do spieczenia się wyprasek warystorowych między sobą i z dnem kasety. Zwykle stopień spieczenia jest tak duży, że nie da się ich rozdzielić bez zniszczenia. Stosuje się więc różne sposoby, aby zapobiec spiekaniu się warystorów między sobą i dnem kasety.

Opis stanu dotychczasowego

Dotychczas znane sposoby zapobiegania spiekania się warystorów między sobą to:

- Przesypywanie powierzchni każdej wypraski wcześniej spieczonym a następnie rozdrobnionym granulatem warystorowym, którego skład chemiczny, jakościowy i ilościowy jest identyczny lub zbliżony do tego jaki mają wypalane warystory.

- Przekładanie poszczególnych wyprasek gotowymi warystorami.

- Przekładanie wyprasek przekładkami jednorazowymi, z materiałów (najczęściej organicznych), które w trakcie wypalania warystora ulegają spaleniu.

Wady stanu dotychczasowego

Wszystkie te metody mają dość istotne wady. Przesypywanie powierzchni każdej wypraski wcześniej spieczonym granulatem, pomijając koszty materiałowe (granulat, oprócz ZnO, ma w swoim składzie, nieraz bardzo kosztowne, tlenki innych metali) oraz cały proces wytworzenia go, polegający na spieczeniu go, a następnie właściwym rozdrobnieniu prowadzi do tego, te do procesu technologicznego wytwarzania warystorów dochodzi dodatkowa czynność oczyszczania powierzchni wypalonych warystorów z przypieczonych do nich ziarenek granulatu.

Przekładanie poszczególnych wyprasek gotowym warystorami może obejmować dwa przypadki. Jeżeli używamy do tego celu braków, musimy podjąć trud usunięcia z nich elektrod i ew. warstw bocznych, co doprowadzi do tego, że tak powstałe przekładki będą miały wymiary znacznie mniejsze od wyprasek. Dodatkowo, będąc wyrobami gotowymi, mogą być mniejsze od wyprasek przeznaczonych do wypalania i posiadać znaczną wysokość i w ten sposób dość istotnie ograniczyć ilość wyp alanych wyprasek. Ponieważ skurcz ceramiki warystorowej w trakcie jej wypalania jest i tak w granicach 20%, to uzyskanie tego typu wyprasek wymaga ekstra wypału warystorów o średnicy większej o 20% od średnicy tych warystorów które mają przekładać. A w przypadku, gdy dany zakład dysponuje prasą która ma otwory tylko na jeden wymiar wypraski, a parametry elektryczne warystorów są w nim różn icowane poprzez zmianę ich grubości (i ew. składu domieszek), to wytworzenie tych przekładek wymagałoby zlecenia na zewnątrz.

Jeśli chodzi o przekładki jednorazowe to są one dość zawodne i dotychczas nie udało się tak dobrać ich składu materiałowego, który by skutecznie zapobiegł sklejaniu się warystorów podczas wypalania. Poza tym fakt, że są one jednorazowe dyskredytuje je z punktu widzenia ekonomiki i ochrony środowiska.

Istota wynalazku

Przekładki ceramiczne proponowane w ramach niniejszego wynalazku są wielokrotnego użytku, niezawodne i ekonomiczne materiałowo, w porównaniu do dotychczas stosowanych. Istota wynalazku polega na tym, że wykonane zostały z ceramiki ZnO domieszkowanej Cr₂O₃. Dzięki dodatkowi Cr₂O₃ ceramika ZnO również stała się na tyle trudnospiekalna i nie reagująca ze składnikami warystora, że wykonane z niej przekładki nie tylko skutecznie separowały wypalane wypraski, ale również same nie przywierały do wypalanych warystorów. Stosuje się dodatek Cr₂O₃ w ilości od 0,01 do 10% molowo.

P r z y k ł a d w y k o n a n i a

Do danej ilości czystego chemicznie ZnO dodać Cr₂O₃ w ilości 0,5% molowych, mieszać w młynku kulowym na mokro przez 15 godzin, wysuszyć, wyprasować wypraski o średnicy o 20% większej niż średnica surowych wyprasek warystorów, które mają być nimi przekładane i wypalić w1250°C.

Efekty ekonomiczne

Dzięki istotnemu uproszczeniu, w stosunku do tradycyjnych przekładek z warystorów składu materiałowego ceramiki ZnO, osiągnięto znaczne obniżenie kosztów materiałowych ceramiki poprzez

PL 223 304 B1 wyeliminowanie czterech z pośród pięciu kosztownych domieszek warystora - tlenków: bizmutu antymonu, kobaltu i manganu.

Dzięki dodatkowi trudnospiekanego Cr₂O₃ oraz wyeliminowaniu z jej składu przeciwstawnie działających dodatków (np. Sb₂O₃) wytworzona ceramika ZnO miała gęstość o 10% mniejszą (w porównaniu do tradycyjnych przekładek wykonanych z ceramiki warystorowej), co pozwoliło na obniżenie kosztów materiałowych przekładek o dalsze 10%, przy tych samych wymiarach przekładek.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Zastosowanie ceramiki ZnO domieszkowanej Cr₂O₃ w ilości od 0,01 do 10% molowo na przekładki separujące wypraski warystorowe w procesie wypalania warystorów.