Master batching yöntemi ile üretilen ZnO varistörün elektriksel ve mikroyapısal özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, Master Batching yöntemi kullanılarak üretilen ZnO - Bİ2O3 - Sb2Û3 - CoO - Q2O3 - MnO - AI2O3 seramik sisteminin mikroyapısal ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. İnceleme için üretilen numunelere farklı sıcaklıklarda ve sürelerde sinterleme işlemi uygulanmıştır. Başlangıç olarak ZnO ve diğer metal oksitlerin tuzlan kullanılarak metal hidroksitlerin çökmesi sağlanmıştır. Bu metal hidroksit karışımı kalsine edildikten sonra preslenerek şekillendirilmiş daha sonra da farklı süre ve sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Elde edilen sinterlenmiş numuneler bazı karakterizasyon ve elektriksel ölçüm işlemlerinden geçirilmiştir. Varistörlerin elektriksel özellikleri mikroyapıları, kompozisyonları, ilavelerin dağılımları ve homojenlikleri ile belirlenir. Dolayısıyla iyi bir varistör elde edebilmek için tane büyümesinin kontrol edilmesi gerekir. ZnO tane boyutunu, ZnO toz şekli, katkılar, safsızhklar, sinterleme süresi ve sinterleme sıcaklığı etkiler. Bu amaçla çalışmamızda, numuneler 1-2-3 ve 5 saat süreyle 1175-1270 ve 1370°C sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Bu işlemlerden sonra tane büyümesi kinetik üssü 6, aktivasyon enerjisi de 170 kj/mol olarak bulunmuştur. Sonuçta, sinterleme süresi ve sıcaklığı artıkça tane boyutu artmış ve yoğunlukta düşüş meydana gelmiştir. XII

THE INVESTIGATION OF MICROSTRUCTURE AND ELECTRICAL PROPERTIES OF ZnO VARISTOR PREPARED WITH COPRECD?ITATION MASTER BATCHING SUMMARY Keywords : ZnO Varistors, Grain Growth Kinetic, Electrical Properties. The most important property of the ZnO varistor is its non-linear current - voltage characteristic. Commercial ZnO based varistors are based and complex multicomponent system, containing additive oxides such as Bİ2O3, Sb203, Cr203, NiO, MnO/Mn02, C0O/C02O3/C03O4, TİO2 and AI2O3. Each additive controls one or several parameters, such as voltage breakdown, non-linear coefficient, surge current withstanding, etc. The four basic compounds formed are ZnO, spinel, phrochlore and bismuth-rich phases. The phrochlore disappears at high temperature forming spinel and Bİ2O3. In this study, both controlled chemical process and conventional ceramic process techniques used ZnO varistor powder are prepared. Table 1. The composition used for precipitation powder varistor The isothermal rate of grain growth can be expressed by the well known kinetic grain growth equation: Gn=K0-t-exP{-Q/R1^ The apparent activation energy Q of a grain growth process can be calculated from the Arrhenius plot of log (G7t) vs 10 7T (K"1). The activation energy is obtained from the slope of the line. In this study, grain growth of composition at temperatures between 1175°C and 1370°C revealed the grain growth exponent and activation energy to be 6 and 170 kJ/mol respectively. XUI