Исследование источников сырья для получения наноструктурированных компонентов оксидцинковых варисторов, модернизация технологии получения варисторной шихты и разработка опытного образца варистора

Цель: модификация технологии получения варисторной шихты, предусматривающая замену используемых импортных компонентов, в частности оксида цинка (бренд Zinsa, производимый в Перу, массовая доля которого в составе шихты достигает 90%), на отечественный продукт. Разработана методика проверки качества получаемой шихты, и измерены ее основные параметры, влияющие на электрофизические параметры конечного продукта (плотность, градиент, деградация). Изготовлены опытные партии шихты на основе оксида цинка разных производителей, и проведены химические анализы оксидов цинка разных производителей. Выбран оптимальный вариант состава шихты для сравнительного анализа - смесь на основе перуанского оксида цинка (бренд Zinsa) и немецкого оксида висмута (ООО «Неваторг»). Для контроля качества получаемых варисторов в сотрудничестве с ООО «НПО Севзаппром» разработана и собрана установка для измерения пропускной способности - электрофизического параметра варисторов. Для модернизации технологии изготовления варисторной шихты отечественный цинк (ООО «Эмпилс-цинк», г. Ростов-на-Дону) был обработан на плазменной установке. Проведены плазменная активация ZnO и плазменное капсулирование при легировании ZnO добавками. Из обработанного оксида цинка изготовлены партия шихты и образцы варисторов типоразмера MOV46 (диам. 46 мм, высота - 21 мм). Плазменной обработке подвергнута шихта на основе отечественного оксида цинка, и изготовлены образцы варисторов. Проведены исследования и сравнительный анализ электрофизических параметров образцов варисторов, и скорректирована технология изготовления варисторов из отечественного оксида цинка. По скорректированной технологии синтезирована опытная партия шихты, и изготовлены образцы варисторов типоразмера MOV46. Проведены измерения пропускной способности. Опытный образец на основе отечественного оксида цинка из шихты, обработанной плазмой, имеет пропускную способность 682 А. Наблюдается увеличение пропускной способности на 5% относительно образцов из перуанского оксида цинка. На базе НПФ «Магнетон Варистор» проведены измерения основных электрофизических параметров опытного образца варистора, полученного на основе модернизированной технологии. Полученные параметры: наибольшее рабочее напряжение - 3,5 кВ; остающееся напряжение при номинальном токе - 11,3 кВ; номинальный разрядный ток - 10 кА; классификационный ток - 2 мА; классификационное напряжение - 4,4 кВ; пропускная способность - 8/20 мкс; 18 имп. - 10кА; коэффициент старения > 1; пропускная способность - 2 мс - 682 А, что соответствует заявленному в ТЗ. Результаты экспериментов, проведенных при изготовлении образцов, показали положительное влияние плазменной активации исходных порошков перед прессованием. На образцах из шихты, прошедших плазменную модификацию, получена плотность, наиболее близкая к теоретически возможной, что подтверждается пропускной способностью варисторов, полученных из модернизированной шихты.