Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

1.0:1.4:0.5:0.5:0.35:0.35. С сохранением это соотношения были получены образцы керамики с содержанием оксида цинка 60-85.5 мас. %. Из представленных в табл.2 результатов следует, что наиболее перспективным является состав № 5, обеспечивающий получение керамики с Ub = 3.2 кВ/мм и а = 28. Таблица 2. Состав и варисторные свойства керамики при содержании оксида цинка 60-85.5 мас. % Состав, Состав, № мас. % 1 2 3 4 5 6 ZnO 85.5 80.5 75.5 70.5 65 60 Bi2O3 3.53 4.76 5.95 7.25 8.5 9.8 Sb2O3 4.95 6.66 8.35 10.25 12.0 13.6 AbO3 1.77 2.38 3.0 3.6 4.25 4.8 Co3O4 1.77 2.38 3.0 3.6 4.25 4.8 Cr2O3 1.24 1.66 2.1 2.5 3.0 3.5 MnO 1.24 1.66 2.1 2.5 3.0 3.5 Ub, кВ/мм 3.4 3.55 3.32 3.8 3.2 2.9 a 19 20 25.6 20 28 26 Эксперименты показали, что при использовании порошкообразного Sb2O3 наблюдается плохая воспроизводимость напряжения пробоя и коэффициента нелинейности, что, по-видимому, связано с неравномерным распределением Sb2O3 по объему керамики. В связи с этим синтез керамических порошков стали осуществлять с использованием виннокислого раствора сурьмы. Из табл. 3 видно, что в этом случае происходит снижение напряжения пробоя и существенное увеличение коэффициента нелинейности. При расходе сахара 6.5 г состав № 5 обеспечивает получение керамики с Ub = 2.8 кВ/мм и а = 55. Уменьшение же расхода сахара до 5 г увеличивает Ub до 3 кВ/мм, но а снижается до 48. Эксперименты показали хорошую воспроизводимость Ub и а, что свидетельствует о равномерном распределении Sb2O3 по объему керамики. Таблица 3. Варисторные свойства керамики в зависимости от состава и расхода сахара при использовании виннокислого раствора сурьмы Расход СвойСостав, № сахара, г ства 1 2 3 4 5 6 6.5 Ub 1.94 1.98 2.0 2.2 2.8 2.3 a 20 38 50 58 55 50 5.5 Ub - - 2.15 2.25 2.9 2.65 a - - 48 55 50 44 5.0 Ub - - 2.35 2.6 3.0 2.8 a - - 40 44 48 40 По литературным данным, NiO может быть спекающей и межзеренной добавкой. Поэтому с целью сокращения числа добавок Cr2O3 и MnO были заменены на NiO. Исследована серия керамик с содержанием ZnO 65 мас. %. При этом содержание Bi2O3 и Sb2O3 было постоянным, а содержание Al2O3, Co3O4 и NiO - переменным. Наилучшие варисторные свойства получены для керамики с массовым соотношением оксидных добавок Bi2O3:Sb2O3:Al2O3:Co3O4:NiO = 1.0:1.4:0.93:0.74:0.32. Сохраняя это соотношение, исследованы свойства керамик с содержанием ZnO 85.0-60.0 мас.% при температуре спекания 925оС. Из данных табл.4 следует, что с уменьшением содержания оксида цинка напряжение пробоя и коэффициент нелинейности увеличиваются. Варисторные свойства керамики состава № 6Н не удалось замерить, так как происходил пробой таблеток из-за возникающего на них предельного значения напряжения при пропускании тока. Важно то, что даже при высоком содержании ZnO (85 мас. %) напряжение пробоя равно 3.5 кВ/мм, а коэффициент нелинейности равен 40. Лучшими варисторными свойствами обладает керамика состава № 5Н с содержанием ZnO 65 мас.%: Ub = 4.4 кВ/мм, а = 55, ток утечки Іут = 1.5 мкА/с На дифрактограмме порошка, полученного измельчением этой керамики, присутствуют интенсивные рефлексы ZnO, шпинелей (Zn,Co,Ni)Al 2 O 4 и Zn 7 Sb 2 O 1 2 , а также рефлексы средней интенсивности, относящиеся к Bi 2 O 3 . Появление фазы Bi2O3и шпинели Zn7Sb2Oi2можно объяснить протеканием процесса взаимодействия пирохлора с ZnO по реакции: 2Bi3Sb3Zn2O14+ 17ZnO ^ 3Zn7Sb2O12+ 3Bi2O3. (2) Известно, что снизить коэффициент защиты варистора и повысить допустимую рассеиваемую варистором энергию можно за счет снижения тока утечки. Существенный вклад в ток утечки вносят процессы диффузии неосновных носителей тока, концентрация которых регулируется компенсацией полупроводника глубокими ловушками. Добавка оксида бора может способствовать образованию таких ловушек на границах зерен и межзеренной фазы варисторной керамики. 315