Технология ZnO-варисторной керамики с использованием отходов варисторного производства

• Автор: Пигунова, Дарья Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 162 с. : ил

Содержание
Введение.

Глава 1 Аналитический обзор

1.1 Физикохимические основы создания оксидцинковых варисторов. . .

1.1.1 Физикохимические свойства оксидов, входящих в состав варисторов

1.1.2 Фазообразование в оксидцинковой керамике.

1.2 Принцип действия варисторов.

1.2.1 Основные электрические свойства варисторов

1.2.2 Варисторный эффект.

1.2.3 Деградация параметров варисторов

1.3 Микроструктура и свойства варисторной керамики на основе . .

1.3.1 Роль добавок в формировании микроструктуры и обеспечении варисторных свойств
1.3.2 Влияние условий спекания на структуру и свойства варисторной керамики.
1.4 Производство 2пОваристорной керамики.
1.4.1 Традиционная технология.
1.4.2 Химические способы получения и гомогенизации варисторной шихты
1.4.3 Опыт переработки отходов функциональной керамики
Глава 2 Характеристика исходных веществ и методики исследования. .
2.1 Характеристика исходных веществ.
2.2 Методики исследований.
2.3 Подготовка образцов для исследований
Глава 3 Способы переработки варисторных отходов.
3.1 Механическая переработка
3.2 Химический способ.
3.2.1 Растворение варисторного брака
3.2.2 Природа нерастворимого остатка
3.2.3 Осаждение варисторных компонентов.
3.2.4 Термообработка осадков до оксидных форм.
Глава 4 Свойства керамики из переработанного варисторного брака
4.1 Особенности уплотнения при спекании.
4.2 Плотность керамики
4.3 Микроструктура варисторов.
4.4 Керамика из смеси варисторного брака и заводской шихты
4.5 Электрические свойства керамики из переработанного варисторного брака
Глава 5 Влияние метода, используемого для гомогенизации шихты, на свойства получаемых варисторов
5.1 Химическое соосаждение всех варисторных компонентов.
5.2 Метод осаждения добавок в суспензии 7л0
5.3 Гомогенизация мокрым помолом и смешением оксидов.
5.4 Производство варисторов с использованием предварительно синтезированной многокомпонентной варисторной добавки.
Глава 6 Технология 2пОваристорной керамики с использованием отходов варисторного производства.
6.1 Производство варисторов из отходов.
6.2 Оценка рентабельности метода химической переработки варисторного брака.
Выводы
Список использованных источников


Стехиометрический ВОз имеет 4 модификации - 2 стабильные (моноклинную (а) и гранецентрированную кубическую (8)) и 2 метастабильные (тетрагональную (Р) и объемноцентрированную кубическую (у)) [8, 9]. Низкотемпературная моноклинная фаза обратимо (но не мгновенно) переходит в кубическую 8 при температуре (0 ± 5) °С (изменение объема 2,4-2,7% при нагревании и 3,6-3,9% при охлаждении). При охлаждении < 0 °С может происходить также либо превращение в метастабильную Р-фазу при 0 °С, либо переход к метастабильной у-фазе при 0 °С (рисунок 1) [8]. При этом примеси, увеличивающие размер кубической ячейки (Мп, №, Сс! ОЦК, а ионы с меньшим радиусом (В, Бц ве и другие) расширяют этот интервал [8]. БЬгОз [], или отжигом при 0 °С с последующей закалкой []). В случае наличия нестехиометрического кислорода обнаруживается новая кубическая фаза у-ВЮх> где х = 1,5-1,, которая может быть стабилизирована CdO, А, ТЮ2 и другими оксидами. Она образуется из p-фазы, которая также может содержать избыточное количество кислорода от ВЮ до BiOijs. Нестехиометрические фазы переходят при нагревании на воздухе в Р-ВОз в интервале температур 0-0 °С и в a-Bi3 при нагревании до 0-0 °С. Также обнаружено существование нестехиометрической фазы Bi2>7_2>8. Условия образования нестехиометрических фаз не установлены [8]. Температура плавления Bi3 5 °С. До этой температуры потерь в весе не наблюдается, выше 0-0 °С происходят незначительные потери вследствие улетучивания (давление пара над В0з при °С 3, мм. Необычные свойства В0з*. С Bi3 является фазой переменного состава [4]. Рентгенографические исследования показали, что в решетке Bi3 имеется большое число катионных вакансий, образующих акцепторные уровни. Электропроводность Bi3 нечувствительна к легированию и в точке плавления практически не претерпевает аномалий, что позволяет причислить Bi3 к аморфным полупроводникам [8]. Bi3 растворим в кислотах, немного растворим в щелочах []. В системе Sb-О обнаружены оксиды Sb3, Sb4, SboOn, Sb3. Sb3 имеет 2 полиморфные модификации, устойчивые при комнатной температуре - ромбическую (валентинит) и кубическую (сенармонит) [8]. Sb3 окисляется кислородом воздуха при температуре 0-0 °С, переходя в Sb2U4; при температуре выше 0 °С Sb4 заметно разлагается, а при °С полностью переходит в Sb3. Sb4 также получается при разложении Sb2Os при 0-0 °С. ЬбО]з образуется при прокаливании Sb2C>5. Sb2Os устойчива при температурах ниже 7 °С, при более высоких температурах разлагается [8, ]. По некоторым данным, в интервале составов Sb3-Sbs образуется непрерывный ряд твердых растворов [8]. Оксид сурьмы заметно улетучивается уже при температуре плавления 6 °С (р = 8,5 мм. БЬз хорошо растворяется в HF, НС1, в разбавленной HN растворяется мало, а в концентрированной HN окисляется с образованием малорастворимой HSb; в кипящей H2S растворяется хорошо, но при охлаждении выпадает осадок малорастворимого сульфата. Растворимость в щелочных растворах невелика []. В системе Со-0 точно установлено существование только двух оксидов: Со4 и СоО []. СопСоШ4. СО4 не отличается такой гомогенностью как РезС>4, УСТОЙЧИВЫМ является СОзОз8 или далее более обедненный кислородом. СО4 образуется как при окислении СоО уже при температурах 0-0 °С (однако при 0 °С процесс протекает значительно быстрее), так и при разложении гидратных форм Co(III) при температурах выше 0 °С. СО4 разлагается при температуре 0 °С (на воздухе) до СоО, область устойчивого равновесия на диаграмме р()-температура располагается ниже 0 °С [8]. СО. СоО образуется при разложении солей и гидроксидов Со(Н) в атмосфере инертного газа; устойчив при температуре выше 0-0 °С []. Существование СО3 в чистом (безводном) виде не доказано [8]. В системе Мп-0 имеются соединения МпО, МЛ3О4, МП2О3, Mn, МО3, МП2О7. Низший оксид МпО образуется при прокаливании солей Mn(lI) в инертной атмосфере [], устойчив при высоких температурах. Основные физико-химические свойства оксидов, входящих в состав цинкоксидных варисторов, приведены в таблице 1 (по данным [8, ]). ВІ3 монокл. БЬзОз ромб. Ь4 ромб. СО4 куб. СоО куб. Мп ромб. Мпз тетр. М3О4 тетр. МпО К)'б. Сгз тригон. ТЮ2 тетр.