Способ спекания оксидного керамического материала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН в 4 С 04 В 35/64. ЕЛЬСТВУ ий льных ГО(57) Изобретениемической технолоиспользовано прилогабаритных издматериалов, примтелях перенапряж НИЯ ОКСИД БРИАПА относитс ии и мож изготовл лий из в няемых в ния. Цел к керат быть нии маристорных ограничи- изобретеспекания опковой керами 94,05; добававки входили %: В 1 О 25,21 1 БЬО 29,43; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРР 1143239, кл. Н 01 С 7/10, 1986.Авторское свидетельство СССРУ 908775. кл. С 04 В 35/64, 1980. Изобретение относится к керамической технологии малогабаритныхизделий варисторных материалов ипредназначается для использованияв ограничителях перенапряжения.Цель изобретения - регулирование усадки, увеличение коэффициеннелинейности керамического цинкоксидного материала.Предложенный способробован на оксидно-цинке состава, мас.%: 2 пОка 5,95. В состав добследующие оксиды, мас.ИпО 8,4; Соу 01 10,08 2ния - регулирование усадки и увели-, чение коэффициента нелинейности керамического цинкоксидного материала, Новым является то, что в интервале йнтенсивного спекания материала (700-1000 ОС) ведется циклический подъем температуры ( ЬТ цикла состав ляет +50-75 С в течение 20"30 мин), что ведет к замедлению и выравниванию усадки, наиболее полному протеканию химических реакций в спекаемом материале, замедлению роста кристаллитов и дает возможность завершить спекание при более низких температурах обжига снижает потерю летучих компонентов, Способ спекания существенно улучшает электрофнзические свойства оксидно-цинковой керамики. Пнотность получаемого материала 5,49-5,5 г/см, коэффициент нелинейности 36-99 4 ил., 1 табл..ЕгО 12,6; Н ВО 12,6, кальций сариьовокислый 1,68,Установлено, что усадка при иэтермическом спекании описывается мтематической зависимостью- = К61(о 61где -- относительная усадка;1 Оо - время спекания, мин;и - показатель степени,равный для исследованой цинкоксидной кераики;1521734 14 Азу ( О/Кт),(2) Свойства Рекимные параметры Ллотность, Рг/смф Скорость т,усадим в фСинтервале700 Оооаэос,мин-времяцикла,мин40 Коэффициентнелинейности,Усредненнаяскоростьподъема температуры винтервале700-1000430С/мин Скорость подъематемпературы винтервале, С/мин Ивмененн температ ры по цив лу, 6 Т,20-700 С 700- +эофс(усредненная) 7001000 5,49 1000 5 49 1000 5,50 1000 5,50 1,2 о 1 1,5 10 ъ, оф 7, -1 0,910 ь 36-99 39-99 36-99 36-99 75 5 О 50 75 зоо зоо гоО 1 ОО Прото 0,66 1,О 4 б 13-20 1 О о го зоо екания определенная по кинетическим кривым (фиг. 3) начал- температур и0,66-0,80 при й = 870-970 С 1и1 при 870С 3 970 С;Ы - константа скорости усадки. Константа скорости усадки зависит от температуры по уравнению Аррениуса где Т - абсолютная температура; Я - энергия активации спекания, кДж/моль К. Иэ фиг, 1 видно, что наибольшая скорость усадки наблюдается при 900 С, Известное что скОРОсть УсаД- ки определяется коэффициентом диффузии. Следовательно, при .900 С в исследованной керамике все .процес сы, связанные с диффузией, протекают иайболее активно, На первом участке нагрева до 900 С энергияактивации спекания составляет 496 кДж/моль К, на втором - вьппе 90 ОС, 320.кДж/моль.К.На фиг. 2 представлены исследованные режимы нагрева и усадки кера" мики. При непрерывном нагреве со скоростью 200 С/ч основная усадка .о проходит при температурах 850-950 С, в течение одного часа нагрева (кривая 1). Нрименение циклическогоо: нагрева с амплитудой +(50-75 С) при шаге 20-30 мин (кривая 2) позволило непрерывно регулировать (замедлять или ускорять) усадку, При замедлении скорости усадки в интервале 850- 950 С, когда наблюдается наибольшая диффузия вещества, более полно протекают химические реакции в спекаемом 40 материале, При этом сохраняется дли" тельное время пористое состояние,ею м ю щ Фрост кристаллических зерен замедлен, Такой режим циклического спекания приводит к снижению конечной темпера" туры спекания на 100-150 С.На фиг, 3 приведена зависимость усадки исследованной керамики от температуры, Усадка керамики при термоциклировании проходит как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждепия. Усадка при непрерывном нагреве завершается при 1100 С, при циклическом - при 1000 С. Замедление скорости усадки в наиболее активный период приводит к завершению усадки при более низких температурах,На фиг. 4 приведено снижение температуры спекания при замедлении скорости усадки с 410 Вдо 110 3 минСнижение температуры спекания позволяет снизить потерю летучих компонентов В 1205, ЯЬ Оу, Мп Оз и др,В. таблице приведены опробованные режимы спекания и некоторые свойства оксидно-цинковой керамики. Формула изобретенияСпособ спекания оксидного керамического матерзла путем непрерывного подъема температуры со скоростью 100-300 град/ч с последующим циклическим нагревом и охлаждением с общей продолжительностью цикла 20-30 мин, о т л и,ч а ю щ и й с я тем, что, с целью регулирования усадки и увеличения коэффициента нелинейности керамического цинкоксидного материала, циклическое температурное воздействие начинают при температуре начала усадки в интервале 700-1000 С при изменении температуры в пределах цикла 50- 75 С.еМ