Производство резисторов это одно из самых перспективных направлений электронной промышленности. Поэтому одной из перспективных областей применения ABC является производство токопроводящих композиций для изготовления переменных непроволочных резисторов, используемых в качестве анодных нагрузок электронных ламп, утечек сеток, поглотителей, делителей напряжения и других целей. Повышенные требования к качеству смешиваемых компонентов и их дисперсности являются причиной большого брака в производстве резисторов по контролируемым параметрам: плавности хода, ЭДС собственных шумов, температурному коэффициенту сопротивления (ТКС) и др. С целью обеспечения требуемого качества резисторов идут по пути увеличения продолжительности размола и смешения компонентов, используя при этом измельчение в среде этилового спирта. Продолжительность измельчения порой достигает 60 ч, а с учетом загрузки, выгрузки и сушки компонентов — свыше 100 ч.

Сравнение Аппарата Вихревого Слоя АВС и шаровой мельницы в процессе производства резисторов

Для сравнения эффекта обработки композиций в ABC и в шаровых мельницах с керамической футеровкой и алундовыми шарами выбрана композиция на основе легированной окиси индия. В табл. 1 приведены результат испытания токопроводящих элементов, изготовленных из обработанных в АВС и шаровой мельнице композиций.

 

Таблица 1

Результаты испытаний токопроводящих элементов, изготовленных из композиций на основе легированной окиси индия

Оборудование	Продолжительность измельчения	Сопротивление токопроводящего элемента R, кОм (среднее значение)	ЭДС шумов, мкВ/В (среднее значение)
АВС	7 мин	3500	1,7
Шаровая мельница	без помола	230	7,7
	3 ч	135	7,0
	6 ≥	176	6,0
	9 ≥	105	6,5
	15 ≥	200	7,5
	24 ≥	190	6,4

Из таблицы видно, что измельчение композиции в шаровой мельнице практически не влияет на качество токопроводящих элементов. Обработка же их в ABC приводит к резкому увеличению номинального значения сопротивления и уменьшению ЭДС шумов. Это может быть объяснено не только изменением дисперсности (до 7500 см²/г), но и активности обработанного в ABC материала.

Обработка токопроводящих элементов в ABC приводит к резкому увеличению номинального значения сопротивления и уменьшению ЭДС шумов

Аналогичные результаты получены также при обработке систем на основе легированной двуокиси олова (табл. 2). Максимальное увеличение удельной поверхности и уменьшение значения ЭДС собственных шумов токопроводящего элемента обеспечивается при обработке в шаровой мельнице через 15 ч, а в АВС—через 7мин. При этом, как показывают микроскопические исследования, для этих продолжительностей обработки достигаются наибольшая дисперсность и однородность композиции.

Если сравнить параметры резистивных слоев из легированной двуокиси олова с близкими значениями удельной поверхности порошков, полученных на шаровой мельнице (9 ч помола) и в АВС (4 мин помола), то видно, что номинальное значение сопротивления после обработки материала в вихревом слое в 3-4 раза выше, чем при помоле его в шаровой мельнице. Это является следствием специфическом обработки материалов в АВС. В табл. 3 приведены результаты обработки композиций на основе ZrWC и стеклосвязки в аппарате АВС-100.

Как видно из таблицы, за 2-4 мин достигается максимальная удельная поверхность порошка. Увеличение времени обработки приводит к агрегации частиц, что отвечает системе с минимальной свободной энергией. В дальнейшем (более 4 мин), очевидно, процессы измельчения и агрегации идут одновременно. Исследование значений номиналов сопротивлений резисторов, полученных из порошков, обработанных в АВС в течение различного времени, показывает, что для минимальных размеров частиц получены максимальные значения сопротивления. Это объясняется увеличением контактных сопротивлений резистивного слоя. При обработке порошков более 6 мин номинал сопротивления резистивного слоя растет незначительно. Здесь, очевидно, сказывается фактор намола железа ферромагнитных частиц.

Исследование значений номиналов сопротивлений резисторов, полученных из порошков, обработанных в АВС в течение различного времени, показывает, что для минимальных размеров частиц получены максимальные значения сопротивления

В зависимости от длительности обработки композиции в вихревом слое изменяются также и параметры резисторов: ТКС и ЭДС шумов. В табл. 4 приведены значения ТКС резистивного слоя для различного содержания ZrWC в композиции а в табл. 5 — значение ЭДС шумов резисторов с 45% ZrWC.

 Таблица 2

Результаты испытания токопроводящих элементов, изготовленных из композиций на основе легированной двуокиси олова

 

Оборудование	Продолжительность измельчения	Удельная поверхность, см2/г	Сопротивление токопроводящего элемента R, кОм (среднее значение)	ТКС 10-4, К-1, при 200ºС (среднее значение)	ЭДС шумов, мкВ/В (среднее значение)
АВС	Без помола	2900	1300	-11,9	5,3
	4 мин	6500	1500	-11,8	3,9
	7 мин	9700	2500	-12,5	3,2
Шаровая мельница	Без помола	4800	300	—	—
	3 ч	5900	370	-13,2	7,3
	6 ч	—	440	-13,2	4,0
	9 ч	6900	340	-13,2	3,1
	15 ч	6970	900	-13,4	2,3
	24 ч	7080	840	-13,3	3,0

Получение резисторов можно ускорить за счет применения Аппарата Вихревого Слоя АВС

Как следует из таблицы, изменяя содержание токопроводящей фазы и продолжительность ее помола в АВС, можно получать резисторы с требуемыми параметрами. Учитывая, что время обработки в вихревом слое незначительно, использование АВС в производстве резисторов позволит более оперативно ре­шать производственные задачи по выпуску резисторов с требуемыми параметрами. Вместе с тем, использование особенностей вихревого слоя по активации поверхности частиц обрабатываемых материалов открывает большие возможности не только по улучшению качества резисторов и упрощения технологии их производства, но и по созданию новых типов резисторов. 

Использование АВС в производстве резисторов позволит более оперативно ре­шать производственные задачи по выпуску резисторов с требуемыми параметрами 

Обрабатываемые в АВС ферритные порошки обладают ферромагнитными свойствами. Это обстоятельство ухудшает условия работы вихревого слоя, вызывая образование неподвижных дисков ферромагнитных частиц при значениях коэффициента их загрузки, значительно меньше критического.

Таблица 3

Результаты обработки композиций на основе ZrWC и стеклосвязки в АВС

 

Продолжительность обработки, мин	Удельная поверхность, см3/г	Средний размер частиц, мкм
0	1150	5,5
2	2700	2,36
4	2120	2,25
6	2150	2,97
8	2140	2,28
12	1940	3,29

 

В производстве ферритов основными исходными материалами служат окислы металлов. Смешение и помол готовых порошкообразных окислов металлическими мелющими телами является наиболее распространенным способом приготовления шихты. Длительность помола в вибромельницах составляет 1—2 ч, в шаровых мельницах — до 20 ч. Однако даже такая длительная обработка является недостаточной. Например, в производстве ферритных сердечников большой разброс магнитных параметров и низкий выход годных сердечников (особенно малогабаритных) связаны с недостаточным качеством смешивания компонентов. Дисперсность получаемой шихты также накладывает свой отпечаток на качество ферритов. Основными недостатками в существующих производствах ферритов (в части подготовки шихты) являются: 1) большая длительность помола; 2) большой расход электроэнергии; 3) наличие шума на участках приготовления шихты; 4) плохая воспроизводимость качества шихты (по дисперсности и распределению компонентов), что ведет к разбросу магнитных параметров.

Таблица 4

Влияния содержания ZrWC в композиции на значения ТКС резисторного слоя при обработке композиции в АВС

 

Длительность обработки композиции в АВС, мин	Значение ТКС 10-6, К-2, при +200ºС при содержании ZrWC, %
	45	50	55	60	65	70
0	28	24	21	15	14	14
2	25	24	18	17	16	16
4	29	21	20	16	17	16
6	20	17	18	15	15	16
8	21	20	17	14	14	15
12	24	19	16	14	14	11

 

Таблица 5

Значение ЭДС шумов резисторов при обработке исходных композиций в АВС

 

Время обработки, мин	2	4	8	12
ЭДС шумов, мкВ/В	20	10	7	13

 Использование для процессов измельчения и смешения свойств вихревого слоя исключает эти недостатки, ускоряет процесс перемешивания и помола в 50-150 раз, обеспечивает меньший разброс по массе и высоте отпрессованных сердечников, обеспечивает высокую однородность изготовленных партий сердечников и малые технологические потери на операции калибровки по высоте, малый разброс импульсных параметров и повышение процента выхода годных сердечников. В табл. 6 приведены результаты применения аппарата АВС-100 на процессах смешения и измельчения шихты в производстве сердечников 1.3 ВТ размером 2х1,4х0,8 мм.

Таблица 6

Значение параметров сердечников, полученных из композиций, приготовленных в АВС и вибромельницах

 

Контролируемый параметр	АВС	Вибромельница
Амплитуда сигнала неразрушенной единицы при IW1= IW2=0,75 A, мВ	160-185	147-179
Длительность сигнала неразрушенной единицы ts при IW1= IW2=0,75 A, мкс	0,945-1,06	0,940-1,162
Продолжительность нарастания максимума сигнала неразрушенной единицы tр при IW1= IW2=0,75 A, мкс	0,490-0,581	0,453-0,631
Коэрцитивная сила, А/м	95,5-111,5	89,8-123,2
Остаточная магнитная индукция, Т	0,21-0,26	0,18-0,26

 

Данные таблицы свидетельствуют об эффективности использования вихревого слоя. Если учесть, что в АВС продолжительность первого помола и перемешивания составила 4 мин, а время второго помола и перемешивания — З мин против соответственно 120 и 60 мин в вибромельницах, преимущество использования аппаратов с вихревым слоем становится очевидным.

В рассматриваемых производствах следует учитывать необходимость использования рабочих емкостей с охлаждением, так как температура рабочей емкости без охлаждения за 3-4 мин под действием электромагнитного поля и вихревого слоя может достигнуть значения, при котором наблюдается разложение некоторых обрабатываемых веществ. Это может привести к нежелательным последствиям и ухудшению качества изделий.

Для обработки малых партий порошков может быть рекомендован аппарат АВС-100, который комплектуется рабочими емкостями с охлаждением и без охлаждения.