ZnO esaslı varistörlerde V2O5 ile Cr2O3 katkılarının tane büyüme kinetiğine ve elektriksel özelliklere etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, ZnO esaslı varistörlerin kinetik ve elektriksel özelliklerine Cr203 ve V2O5 katkılarının etkileri incelenmiştir. Söz konusu özelliklerin incelemesinde kullanılmak üzere 5 farklı bileşim seçilmiştir. Bu bileşimler, 1. Bileşim (%mol) % 0,94 ZnO, % 0,5 V205, % 0,1 Cr203 2. Bileşim (%mol) % 0,93 ZnO, % 0,5 V205, % 0,2 Cr203 3. Bileşim (%mol) % 0,92 ZnO, % 0,5 V205, % 0,3 Cr203 4. Bileşim (%mol) % 0,91 ZnO, % 0,5 V205, % 0,4 Cr203 5. Bileşim (%mol) % 0,90 ZnO, % 0,5 V205, % 0,5 Cr203 şeklinde hazırlanmıştır. Numuneler seramik bilyalı değirmen kullanılarak yaş ortamda karıştırılmış ve homojen karışım elde edilmiştir. Daha sonra tek eksenli pres kullanılarak numunelerin tamamı 6,05 mm çapında ve 3,2 mm yüksekliğinde hazırlanmıştır. Daha sonra hazırlanan numuneler, 900°C, 1000 °C, 1100 °C ve 1200°C de 1, 3, 5 ve 10 saatlik sürelerde ısıtma hızı kontrollü sinter fırınında sinterlenmiştir. Hazırlanan numunelere, yoğunluk ölçümü, metalografik inceleme, X- işim difraksiyon incelemesi ve elektriksel ölçümler yapılmıştır. Yoğunluk ölçümleri sonucunda sıcaklığın ve bileşimlerin varistör malzemelerinin özellikleri üzerinde ki etkileri incelenmiştir. Sinterlenen numuneler önce soğuk monte işlemine tabi tutulmuş daha sonra Metaserv parlatma cihazı ile l(i.'luk elmas pasta ile parlatılmıştır. Parlatılan numuneler % 10' hık asetik asitle 10 saniye dağlanarak PME Olympus Tokyo ışık metal mikroskobuyla 500 büyütmede incelenip mikroyapı resimleri çekilmiştir. Jeol LV 5600 tarama elektron mikroskobunda (SEM) 1500 büyütmede mikrograflar çekilmiştir. Işık metal mikroskobundan alınan mikroyapı resimleri üzerinden tane boyutu analizi yapılmıştır.Bu mikrograf ve mikroyapı resimleriyle porozite ve tane kabalaşması incelenmiştir. 900 °C de 3 saat sinterlenmiş olan 5 ayrı bileşime ait numuneler Shimadzu XRD-6000' de X ışınlan incelemeleri yapılmıştır. X ışınlan analizinde Cu A,l,5405 Â işim kullanılmıştır. X- ışınlan difraksiyonu sonucunda ZnO, Zn3 (VO4) ile ZnCr204 fazlannın piklerine rastlanmıştır. Elektriksel ölçümler sonucunda sıcaklığın artması ile direncin düşmesi gözlenmiştir. EDX (JEOL JSM-5600) sonuçlanna göre tane sınırlarında gözlenen porlarda krom, vanadyum, oksijen ve çinko saptanmıştır. 900°C de alman sonuçlara göre sinterleme bitmiş ve sıcaklığın artışıyla beraber porlann birleşmesi gözlemlenmiştir.