Керамический материал

Керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий SnO-, по крайней мере один оксид из группы LajO, PrjOj, NdjjOa и по крайней мере один оксид из группы ZnO, MgO, CaO, отлич ающийс я тем, что, с целью увеличения диэлектрической проницаемости и удельного объемного электрос опротивления при сохранении температурного коэффициента диэлектрической проницаемости и расширения температурного интервала нулевых значений температурного коэффициента диэлектрической проницаемости , он содержит указанные вьппе компоненты при следующем соотношении, мас.% SnOg. 25-40 По крайней мере один i оксид из группы ,, .Ыё Оз25-40 По крайней мере один оксид из группы 2пО, MgO, CaO25-40

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) gag С 04 В 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

25-40

° °

М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPlblTMA

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3554197/29-33 (22) 17. 02. 83 (46) 07.06.84. Бюп. Р 21 (72) О. В. Сидорова, Н.В. Поротников, К.И. Петров и Е.И. Медведков (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (53) 666.638(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 413535, кл, Н 01 G 3/09, 1972.

2. Патент Японии N9 55-24205, кл. H 01 В 3/12, 1980.

3. Патент США Ф 4102696, кл. С 04 В 35/00, 1978 (прототип). (54)(57) КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий SnO> по крайней мере один оксид из группы La>0, Pr O, Nd Oy и по крайней мере один оксид из группы Zn0, Mg0, СаО, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с.целью увеличения диэлектрической проницаемости и удельного объемного электросопротивления при сохранении температурного коэффициента диэлектрической проницаемости и расширения температурного интервала нулевых значений температурного коэффициента диэлектрической проницаемости, он содержит указанные выше компоненты при следующем соотношении, мас.Х

SnO 25-40

По крайней мере один оксид из группы аг0З Ргг0:З Nd O

По крайней мере один оксид из группы

Zn0 Мя0, СаО 25-40

1096252

Изобретение относить я к элекгротехнической керамике, а именно керамике, которая может быть использована для создания термостабильных конденсаторов и дгугих электро- и радиотехнических устройств, для которых необходима температурная стабильность электрофизических параметров.

Для изготовления термостабильных конденсаторов по группам ТК(МПО и

ПЗЗ необходимы керамические диэлектрические материалы со следующими параметрами: тетт.ературный коэффициент диэлектрической проницаемости

ТК = +(Π— 30) 0 I p;I! I, диз те, I pIIческая проницаемо< т" 1 80 ед. 4 удельное объемное электросонротивле -. ние !.ь„) 10 oN см (pH 20 С) при до"-1 ° О статочно малых значениях темперагур1 ногo коэьэфипиен - ;

Известен керамическ,-1й материал для конденсаторов на оснoI e s IIepjao; C раствора состава tl, мо."I,7,: а,,Т1,, С, 66,8-9 1,8; СаТ10, 0,7 — 27,1: (Ò О;, 6,1-7,5. Этот материал имеет ТК » = †(0,75) 10 град и с = 48-53 ед.

Однако этот керамический материал характеризуется недостаточно высокими величинами с, а ТКЯ отклоняется от

О больше, чем на 30 10 град, и, причем, в сторону отрицательных значений, что не соответсгвует требованиям предъявляемым к керамике для гермостабнпьных конденсаторов. Кроме

_#_3DQcтный материал IIO Q léc Tcs по методу coocBæäåíl I, которы включает осаждение„ ф11.ï-трование, отмывку от ионов Сь,. сушку и заканчигается высокотемпературпым отжигом при Ф ,о, 1200- 1250 С .. Иэ попуч нного аким образом материала спек ают керамику „ т.е. процесс получения керамического материала довольно продолжителен и сложен.

Известен. также керамический материал, содержащий„ нес.ln ИоТ О

85,9; СаТ 0 -,8; I.,а О„ 2Т, 02 11,3.

Этот материал характеризуется нулевым значением ТК!» = (0+3) - !О град (21 .

Однако значение ТКЯ = (О+3) " .:О

1/град. присуще только узкому высокотемпературному интервалу 1320- 1340 С о и наблюдается только дття микроволновогО диапазона . 2 11Гцу чтО Весьма

Е. существенно ограничивает набор прибо-. ров, в которьгх известный керамический материал может быть применен. роме того, керамический материал представля т собой смесь 3 со.единений с различными значениями ТКЕ 11Р» О .

+ !01 10 1/град, СаТ10з. — 1744 10

1/град, L à О>. 2Т10: +65 10 1/град9 которые в предлагаемых соотношениях и предлагаемом температурном интервале дают суммарное нулевое значение

1О

ТКО. Смешение компонентов, имеющих положительные и отрицательные величины ТКБ в целях получения ТКЕ = О, неизбежно приводит к некоторой неравномерности их распределения, особенно в промышленных условиях. Сле15 довательно, получаемые иэ этой керамики изделия не стабильны по своим электрофиэическим свойствам, в частности по TKF, что приводит к существенному проценту брака. Известный

?0 к cðà1«тчeский материал требует ДО. 1 ГО временного и тщательного размола, прессования перед отжигом для гомо-..енизации шихты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является керамичес кий материал, содержащий компоненты пес.! Т1 О ?2 — 43 Z г02 38-58>

5II0 9-26 и одна или две добавки из группы 1 а О з, Со, О,, Z, n 0 О, 2 — 17.

Этог материал характеризуется

-6 значениями ТКЕ от -20-10 до

+56 10 1/град, а g от 29,3 до

35 44,2 ед, на частоте 76 Гц (микроволновый диапазон). j> известного материала составляет 9,1 10о ом см нри

20 С и 1,6 10 ом см при 300 С (3 .

Недостатком керамического мате40 риала является то, что значения TKE близкие к нулю наблюдаются олько в интервале температур 25-85 С и облао дает недостаточно высокими величинами > и Е, т.е., не полностью удовлетворяют треоованиям, предъявляемым к керамикам,цля термостабильных конденсаторов и других радиотехнических устройств.

Кроле того, этот материал получает50 ся при довольно высокой температуре !320 С и состоит из 4-5 различных о компонентов, что требует при твердофаэном синтезе тщательного и долговременного мокрого размола (16 ч с !

Н О), операций обезвоживания, сушки и llperI"ования (P = 2500 кг/см ), что,, усложняет технологию его изготовления.

1096

Цель изобретения — увеличение диэлектрической проницаемости и удельного объемного электросопротивления при сохранении температурного коэффициента диэлектрической проницаемости,5 и расширение температурного интервала нулевых значений температурного коэффициента диэлектрической проницаемости.

Поставленная цель достигается тем, 10 что керамический материал, включающий 5пО>, по крайней мере один оксид из группы а203, Рг203 НДИБО, по крайней мере один оксид из группы

VnO, MgO, СаО, содержит компоненты !5 при следующем соотношении, мас.7.:

5n0g 25-40

По крайней мере один оксид из группы a ZO, Рг2 О, Sd2O>

По крайней мере один оксид из группы

Zn0, ЩО, СаО

25-40

Выбор соотношения компонентов в предлагаемом керамическом материале 25 обусловлен тем, что материал представляет собой фазы на основе новых индивидуальных соединений состава

ALn>bnO (или в мол.7.: AO 33,(3), Ья20э 33, (3); now 33,(3)), где А = 30

=En, Mg, Са, Ln = La, Р, Щ, которые имеют высокосимметричную слоистую перовскитоподобную структуру, с малой степенью разупорядоченности, что обуславливает высокие значения

Кроме того, фрагменты этой структуры состоят из довольно обособленных октаэдров, между которыми практически не происходит перераспределение электронной плотности даже при повышении температуры вплоть до 300 С. Это обуславливает высокие значения Я и ее высокую температурную стабильность (ТКЯ = О).

Предлагаемые составы получают по известной керамической технологии.

25-40 20

Пример. Исходные оксиды

MgO, ЕеО, СаО, Ьп20 (Ln=La, Р,Щ) и SnO<, взятые в предлагаемых пределах, перетираются в течение 1-15 мин в агатовой ступке с ацетоном до гомогенизации и испарения ацетона. Полученную гомогенную смесь помещают в алундовые тигли и спекают в силитовой печи при 1200-1250 С в течение 55

20-30 ч. Для проведения измерений электрофизических параметров полученный материал запрессовывают в коакО

252 4 сиальный датчик (P = 2000 кг/см ) и измеряют емкость и электросопротивление на приборах P-577 и МОМ-3 по методикам ГОСТ 13237-73, величины и ТКс определяют расчетным путем.

Электрофизические свойства в зависимости от состава предлагаемого . керамического материала и прототипа с учетом выхода за граничные пределы области приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных видно, что при выходе из границы предлагаемой области уменьшаются значения

Я ип для соответствующих групп составов (ZnO, М О, СаО), а ТКг, становится значительно больше О. Это объясняется тем, что при соотношениях, исходных оксидов, соответствующих составам за границей предлагаемой области фазы на основе нового соединения А1,п, 5п О (или в мол.7): АО

33, (3), Lи О 33, (3), 5п О> 33, (3)), где А = "и, М(, Ca, П = L a 203, Рг2 О Э

Nd2O, не образуются, а образуются станнаты L h 5n>O< и А5пО>, смеси которых не обладают указанными abwe оптимальными свойствами.

Таким образом, изобретение по сравнению с прототипом позволяет увеличить э в 100-1000 раэ, E в

2-4,5 раза, при сохранении нулевого значения ТЕЯ расширить температурный интервал нулевых значений TKE в

3,5 раза. Увеличение g и K приводит к уменьшению размера изделий из предлагаемого керамического материала. Отсутствие в предлагаемом керамическом материале легко восстанавливаемых компонентов позволяет использовать в качестве электродов в конденсаторах неблагородные металлы (Сп, Мо А ), что удешевляет процесс их изготовления. Кроме того, предлагаемый керамический материал позво ляет сместить частотный диапазон ра боты изделий из него от микроволнового до частот 0 5-1 кГц. Существенным преимуществом предлагаемого материала также является то, что он основан на индивидуальном химическом соединении. Это повышает стабильность электрофизических свойств и качество изделий из предлагаемого керамического материала. Дополнительное преимущество предлагаемого керами

1096252 типом снижается на 100-120 C н отсутствуют операции обезвоживания, сушки, прессования. ческого материала заключается в спо собе его получения,так как температура синтеза по сравнению с протоЭлектрофиэические параметры

Состав ) ом,см

20 С 300 С

20 C

1,0 10 10 i,08 105,10+3" 10

)1 10

9,0 1О 107,00 107,00 О

>1 "10

90,00 90,02+3 10 с

1,0 10

7,0 "10

)1 10

8,0 10 100,30 100,30 0

5 0,1010 110,00 . 110,05+3.10-6

)1,0 10

1, О ° 10 140, 10 140, 10 О

)1,0 10

8,0 .10

>1,0 10

)1,0 10

7,0 ° 10 135,00 135,00 0

5,3 10 150,?5 150,25 О

8,5 ° 10

1,0 ° 10 1,4 10 193,00 193,00 О

1,0 -10 185,00 185,00+3 10

9,6 10

2,8 10 180,43 -1806 09+5 10

3,4 "10 0

123, 11+3 10

5,8 10 123,17

1,2 10

1,0>10 1,3 10 190,00 190,00 О

5,7 10 189,00 189,10+3 10

8,6 ° 10

Содержание компонентов в составах, мол.7

ZnO-Рг2 О> -SnO2

25-40-35

ZnO-La 20 — Sn02

33,3-33,3-33,4

ZnO-Nd 0>-SnO

40-35-25

ZnO-Nd2O -Ба203-Бп02

35-10-15-40

NgO-Pr> О -Sn02

25-40-35

MgO-La2O -SnOz

33,3-33,3-33,4

NgO-Nd O -SnO2

40-35-25

NgO-Pr2O>-Nd20>-SnO

35-10-15-40

ZnO-Cao-La д -Pr О--SnO<

3 2 3

16-17-17-17-33

Сао-La 0 -Бп02

33,3-33,3-33,4

Сао-ИЙ20 -Бпо

25-40-35

СаО-Nd20>-SnOg

40-25-35

Сао-И80-ZnÎ-La О-Pr О2 3 2 3

-НЙ20уБпо

11-11-12-11-11-11-33

Сао-Pr2 О>-La<0>-SnQ2

35-10-15-40

Сао-Pr> О>-SnO<

40-35-25

ТЮ 1/град

300 С

1ОО,ОО 100,О3+3 10

1096252

Продолжение таблицы

Электрофизические параметры

ТКЕ 1/град

300 С

20оС 16 СаО-La>0>-Яп02

45-45-10

100,00)100 10

7,2 10 97,30

8,0" 10

t8 ZnO-Pr>Q -bnO>

20-60-20

1,0 10 73,82 80,04>100 ° 10

1,5 10

Прототип

19 TiOg -Z re-SnOg-Еа 0

24-56-20-0,5

9,1 10

1610 342 3420

20 Ti02-Zr02-БпО -?.а 20

43-38-19-4,0

2,8 ° 10

39,8+56.!О l,9 10 39,2

%Составы, выходящие за границы предлагаемой области.

Составитель В. Соколова

Редактор Н. Киштулинец Техред Т.Маточка Корректор А.Тяско

Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3738/17

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Сос- Содержание компонентов тав в составах, мол. 7.

17 MgQ-Nd203-SnO>

20-15-65

«ом«см 1 0

20 С 300 С

«2

5,0 10 3, 1 10 90,00 95, 17) 100 ° 10