RU2568444C1 - Оксидно-цинковая варисторная керамика - Google Patents
Оксидно-цинковая варисторная керамика Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568444C1 RU2568444C1 RU2014147976/03A RU2014147976A RU2568444C1 RU 2568444 C1 RU2568444 C1 RU 2568444C1 RU 2014147976/03 A RU2014147976/03 A RU 2014147976/03A RU 2014147976 A RU2014147976 A RU 2014147976A RU 2568444 C1 RU2568444 C1 RU 2568444C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramics
- zinc
- antimony
- oxides
- bismuth
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к получению оксидно-цинковой варисторной керамики и может быть использовано в электроэнергетике при изготовлении варисторов, являющихся основным элементом нелинейных ограничителей перенапряжения. Оксидно-цинковая варисторная керамика содержит оксиды цинка, висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля в количественном соотношении, мас.%: ZnO 60,0-85,0, Bi2O3 3,42-9,11, Sb2O3 4,79-12,76, Al2O3 3,18-8,47, Co2O3 2,53-6,74, NiO 1,08-2,92. Оксиды висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля соотносятся как 1,0:1,4:0,93:0,74:0,32. Получаемая варисторная керамика имеет напряжение пробоя 3,5-4,4 кВ/мм и коэффициент нелинейности 40-55, что позволяет использовать ее для изготовления высоковольтных варисторов. 1 табл.
Description
Изобретение относится к получению оксидно-цинковой варисторной керамики и может быть использовано в электроэнергетике при изготовлении варисторов, являющихся основным элементом нелинейных ограничителей перенапряжения (ОПН).
В настоящее время применяют варисторы на основе ZnO-керамики. Основными свойствами варисторной керамики являются напряжение пробоя (Ub) и коэффициент нелинейности (α). В промышленном масштабе оксидно-цинковые варисторы выпускают с использованием керамики с Ub=0,2-0,4 кВ/мм и α=40-50. Для работы ОПН в высоковольтных электрических сетях необходимы варисторы на основе керамики с Ub=3-4 кВ/мм. Это позволит уменьшить толщину варисторов и, соответственно, уменьшить габариты и вес высоковольтных ОПН на их основе.
Известна оксидно-цинковая варисторная керамика (см. Hembram K., Sivaprahasam D., Rao T.N. Combustion synthesis of doped nanocrystalline ZnO powders for varistors applications // Journal of the European Ceramic Society, 2011, Vol. 31, Issue 10, P. 1905-1913) состава, мас. %: ZnO 88,0, Bi2O3 5,0, Sb2O3 3,5, Co3O4 1,5, Cr2O3 1,0, MnO2 1,0, которую получают путем химического сжигания исходных компонентов, прокалки продукта сжигания при 750°C, таблетирования образующегося порошка путем холодного прессования и 2-ступенчатого спекания при температуре 600°C в течение 120 минут на первой ступени и температуре 925°C в течение 240 минут на второй ступени. Полученная керамика имеет Ub=0,89 кВ/мм и α=112.
Недостатком данной варисторной керамики является то, что при обеспечении высоких значений коэффициента нелинейности напряжение пробоя не превышает 0,89 кВ/мм. Это усложняет использование варисторов на основе керамики в высоковольтных электрических сетях.
Известна также оксидно-цинковая варисторная керамика (см. пат. 8217751 США, МПК H01C 7/10 (2006.1), 2012) состава, мас. %: ZnO 94,69, Bi2O3 3,0, Sb2O3 1,5, Al2O3 0,01, Co3O4 0,5, NiO 0,2, Mn2O3 или Li2CO3 0,1, которую получают путем прокалки смеси исходных нанодисперсных оксидов при 550°C, таблетирования образующегося порошка, спекания таблеток горячим прессованием при 800-850°C. Полученная керамика имеет напряжение пробоя Ub=1,71-1,85 кВ/мм и коэффициент нелинейности α=75-77.
Недостатками известной варисторной керамики является то, что при обеспечении высоких значений коэффициента нелинейности значение напряжения пробоя является относительно невысоким (1,85 кВ/мм). Кроме того, исходные оксиды берут в виде нанодисперсных порошков, а спекание керамических таблеток осуществляют путем горячего прессования, что существенно затрудняет и удорожает производство керамики.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении напряжения пробоя высоковольтной оксидно-цинковой варисторной керамики при обеспечении ее высокого коэффициента нелинейности.
Технический результат достигается тем, что оксидно-цинковая варисторная керамика, включающая оксиды цинка, висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля, согласно изобретению содержит оксидные компоненты в следующем количественном соотношении, мас. %: ZnO 60,0-85,0, Bi2O3 3,42-9,11, Sb2O3 4,79-12,76, Al2O3 3,18-8,47, Co2O3 2,53-6,74, NiO 1,08-2,92, при этом оксиды висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля соотносятся как 1,0:1,4:0,93:0,74:0,32.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Оксид цинка является основным компонентом заявленной керамики. Содержание оксида цинка в количестве 60-85 мас. % обеспечивает получение керамики с повышенным напряжением пробоя и высоким коэффициентом нелинейности. При содержании ZnO более 85 мас. % и менее 60 мас. % резко снижаются напряжение пробоя керамики и величина коэффициента нелинейности.
Количественное содержание добавок в виде оксидов висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля зависит от содержания оксида цинка и должно отвечать соотношению: Bi2O3 3,42-9,11, Sb2O3 4,79-12,76, Al2O3 3,18-8,47, Co2O3 2,53-6,74, NiO 1,08-2,92, при этом указанные оксиды висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля должны соотноситься как 1,0:1,4:0,93:0,74:0,32. Это обеспечивает стабильно высокую величину как напряжения пробоя керамики, так и коэффициента нелинейности.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в получении высоковольтной оксидно-цинковой варисторной керамики с повышенным напряжением пробоя и высоким коэффициентом нелинейности.
Особенности и преимущества заявляемого изобретения могут быть пояснены нижеследующими Примерами.
Керамику согласно изобретению получают следующим образом. Вначале осуществляют синтез нанодисперсного керамического порошка методом химического сжигания с использованием сахарного топлива. В качестве исходных компонентов берут порошкообразные гидратированные нитраты металлов: Zn(NO3)2·6H2O, Bi(NO3)3·5H2O, Al(NO3)3·9H2O, Co(NO3)2·6H2O, Ni(NO3)2·6H2O и виннокислый раствор сурьмы. Исходные компоненты смешивают в стехиометрическом количестве с коммерческим сахаром, нагревают при 145°C в течение 40 минут и продукт сжигания прокаливают при 700°C в течение 60 минут. Из полученного керамического порошка со средним размером частиц 30 нм прессуют таблетки на гидравлическом прессе при давлении 140 МПа, которые подвергают двухступенчатому спеканию при температуре 700°C в течение 60 минут на первой ступени и при 935°C в течение 240 минут на второй ступени с получением варисторной керамики состава, мас. %: ZnO 60,0-85,0, Bi2O3 3,42-9,11, Sb2O3 4,79-12,76, Al2О3 3,18-8,47, Co2O3 2,53-6,74, NiO 1,08-2,92. При этом оксиды висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля соотносятся как 1,0:1,4:0,93:0,74:0,32.
Для определения варисторных свойств керамики на торцевые поверхности керамических таблеток наносят пленочные электроды с использованием серебряной пасты.
Состав и свойства варисторной керамики, полученной согласно Примерам 1-6 осуществления изобретения, представлены в Таблице.
Из данных Таблицы следует, что в диапазоне заявленного содержания оксидных компонентов получаемая оксидно-цинковая варисторная керамика имеет напряжение пробоя 3,5-4,4 кВ/мм и коэффициент нелинейности 40-55, что позволяет использовать ее для изготовления высоковольтных варисторов. Нанодисперсные порошки варисторной керамики по изобретению в отличие от прототипа получают в процессе их синтеза из гидратированных нитратов металлов и спекают без использования горячего прессования, что упрощает и удешевляет производство керамики.
Claims (1)
- Оксидно-цинковая варисторная керамика, включающая оксиды цинка, висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля, отличающаяся тем, что керамика содержит оксидные компоненты в следующем количественном соотношении, мас.%: ZnO 60,0-85,0, Bi2O3 3,42-9,11, Sb2O3 4,79-12,76, Al2O3 3,18-8,47, Co2O3 2,53-6,74, NiO 1,08-2,92, при этом оксиды висмута, сурьмы, алюминия, кобальта и никеля соотносятся как 1,0:1,4:0,93:0,74:0,32.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014147976/03A RU2568444C1 (ru) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Оксидно-цинковая варисторная керамика |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014147976/03A RU2568444C1 (ru) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Оксидно-цинковая варисторная керамика |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568444C1 true RU2568444C1 (ru) | 2015-11-20 |
Family
ID=54597977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014147976/03A RU2568444C1 (ru) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Оксидно-цинковая варисторная керамика |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568444C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612423C1 (ru) * | 2016-04-01 | 2017-03-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Оксидно-цинковая варисторная керамика |
RU2712822C1 (ru) * | 2019-04-26 | 2020-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Высоковольтная оксидно-цинковая варисторная керамика |
CN114524670A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-05-24 | 福建省乔光电子科技有限公司 | 一种陶瓷电阻配方及加工工艺及设备 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2120146C1 (ru) * | 1995-09-07 | 1998-10-10 | Мицубиси Денки Кабусики Кайся | Композиция для электрического резистивного элемента, электрический резистивный элемент и способ его изготовления |
US8217751B2 (en) * | 2007-12-03 | 2012-07-10 | General Electric Company | Electronic device and method |
RU2514085C2 (ru) * | 2012-06-20 | 2014-04-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Магнетон Варистор" | Керамический материал для варисторов на основе оксида цинка |
-
2014
- 2014-11-27 RU RU2014147976/03A patent/RU2568444C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2120146C1 (ru) * | 1995-09-07 | 1998-10-10 | Мицубиси Денки Кабусики Кайся | Композиция для электрического резистивного элемента, электрический резистивный элемент и способ его изготовления |
US8217751B2 (en) * | 2007-12-03 | 2012-07-10 | General Electric Company | Electronic device and method |
RU2514085C2 (ru) * | 2012-06-20 | 2014-04-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Магнетон Варистор" | Керамический материал для варисторов на основе оксида цинка |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612423C1 (ru) * | 2016-04-01 | 2017-03-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Оксидно-цинковая варисторная керамика |
RU2712822C1 (ru) * | 2019-04-26 | 2020-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Высоковольтная оксидно-цинковая варисторная керамика |
CN114524670A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-05-24 | 福建省乔光电子科技有限公司 | 一种陶瓷电阻配方及加工工艺及设备 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3822798B2 (ja) | 電圧非直線抵抗体及び磁器組成物 | |
JPH11340009A (ja) | 非直線抵抗体 | |
RU2568444C1 (ru) | Оксидно-цинковая варисторная керамика | |
JP6523930B2 (ja) | 誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタ | |
RU2612423C1 (ru) | Оксидно-цинковая варисторная керамика | |
JP6636744B2 (ja) | 誘電体磁器組成物及びこれを用いた電子素子 | |
US10629322B2 (en) | Electrically conductive oxide sintered compact, member for electrical conduction, gas sensor, piezoelectric element, and method for producing piezoelectric element | |
JP6280441B2 (ja) | 電圧非直線抵抗体 | |
JP5065688B2 (ja) | 電流−電圧非直線抵抗体 | |
Gromov et al. | Optimization of the composition and sintering conditions of high-voltage ZnO varistor ceramics | |
CN102167577B (zh) | 一种高性能热敏陶瓷材料 | |
US11557410B2 (en) | Ceramic material, varistor, and method for producing the ceramic material and the varistor | |
JP7021701B2 (ja) | セラミック部材及び電子素子 | |
RU2712822C1 (ru) | Высоковольтная оксидно-цинковая варисторная керамика | |
JP7051381B2 (ja) | スパークプラグ | |
US10233123B2 (en) | Varistor compositions and multilayer varistor | |
JP5988388B2 (ja) | 半導体磁器組成物およびその製造方法 | |
RU2564430C2 (ru) | Способ получения варисторной керамики на основе оксида цинка | |
RU2637260C2 (ru) | Керамический материал для варисторов | |
JP5668569B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および電子部品 | |
Gromov et al. | Dependence of Properties of High Voltage Zinc Oxide Varistor from Antimony and Nickel Oxides | |
JP5309586B2 (ja) | サーミスタ用組成物 | |
JP4492234B2 (ja) | サーミスタ組成物及びサーミスタ素子 | |
JP5995772B2 (ja) | 電圧非直線抵抗体、その製造方法およびそれを含む過電圧保護装置 | |
JP2016146380A (ja) | 電圧非直線性抵抗体組成物とこれを用いたバリスタおよび積層バリスタ |