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

Влияние на варисторные свойства керамики добавки к ее составу B 2 O 3 исследовано на примере керамики состава № 5Н. При этом при синтезе керамического порошка B2O3 добавляли к смеси исходных компонентов в виде порошкообразной борной кислоты. Конечным продуктом была керамика состава, мас. %: 65.0 ZnO, 7.97 Bi2O3, 11. 16 Sb2O3, 7.42 Al2O3, 5.9 Co3O4, 2.55 NiO + xB2O3, где х=0.05-0.25. Из рис.4 следует, что добавка оксида бора вызывает снижение напряжения пробоя, коэффициента нелинейности и особенно тока утечки. При добавке 0.25 мас. % B2O3 Ub уменьшается в 1.4 раза, а - в 1.2 раза, а / ут- в 15 раз. Оптимальное количество добавки B2O3 равно 0.15 мас. %. Оно обеспечивает снижение Іут. до 0.1 мкА/см2. При этом напряжение пробоя составляет 3.7 кВ/мм, а коэффициент нелинейности равен 46. Таблица 4. Состав и свойства варисторных керамик при постоянном соотношении добавок и Т спек. = 925оС Состав, Состав, № мас. % 1Н 2Н 3Н 4Н 5Н 6Н ZnO 85.0 80.0 75.0 70.0 65 60 Bi2O3 3.42 4.56 5.70 6.83 7.97 9.11 Sb2O3 4.79 6.38 8.00 19.56 11.16 12.76 AbO3 3.18 4.24 5.31 6.35 7.42 8.47 Co3O4 2.53 3.36 4.21 5.05 5.90 6.74 NiO 1.08 1.46 1.81 2.21 2.55 2.92 Ub, кВ/мм 3.5 3.7 4.05 4.15 4.4 Пробой а 40 42 44 45 55 - Добавка Е Рис.4. Зависимость свойств варисторной керамики состава № 5Н от величины добавки B 2 O3: 1 - Ub; 2 - а; 3 - Іут С целью определения оптимального состава варисторной керамики был использован тот факт, что, по данным РФА, при синтезе керамического порошка образуются шпинель (Co,Ni)Al2O4 и пирохлор Bi3Sb3Zn2Oi4. Из формул этих соединений следует, что массовые соотношения CoO+NiO/Al2O3 = 1.36 и Bi2O3/Sb2O5 = 1.44. С учетом этих соотношений, были получены образцы на базе керамики № 3Н (содержание ZnO 75 мас. %). Из табл.5 следует, что полученные керамики по сравнению с керамикой № 3Н обладают повышенными значениями Ub, а и плотности. При этом керамика № 3Н-1 имеет наибольшее значение Ub = 3.95 кВ/мм, керамика № 3Н-2 - наибольшее значение а = 59, а керамика № 3Н-3 - наименьшее значение Іут. = 1.8 мкА/см2. Таблица 5. Варисторные свойства керамики 3Н-п при Тспек. = 975оС, 4 ч Состав, Состав, № мас. % 3Н 3Н-1 3Н-2 3Н-3 3Н-4 ZnO 75.0 75.00 75.00 75.00 75.00 Bi2O3 5.70 7.30 7.30 7.30 7.30 Sb2O3 8.00 5.05 5.05 5.05 5.05 AbO3 5.31 7.30 7.30 7.30 8.30 Co3O4 4.21 4.75 4.50 5,35 4,35 NiO 1.81 0.85 0.60 0 0 Ub, кВ/мм 2.4 3.5 3.95 - - а 40 59 54 - - Іут., мкА/см2 0.6 2 3 - - h, мм 1.15 1.06 1.11 - - 316