Сегнетоэлектрический керамический материал

Сегнетоэлектрический керамический материал

Реферат

 

Использование: материалы радиоэлектронной техники при производстве керамических высоковольтных конденсаторов. Сущность изобретения: сегнетоэлектрический керамический материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: ниобат стронция SrNb₂O₆ 35,0 - 58,9 ; ниобат бария BaNb₂O₆ 20-30; ниобат свинца PbNb₂O₆ 20-30; диоксид германия GeO₂ 1-4; оксид бора B₂O₃ 0,05-0,5; оксид меди Cu₂O 0,05-0,5. Полученный по обычной керамической технологии материал имеет следующие характеристики: T_спек= 1100-1150C, диэлектрическая проницаемость = 3000-3700, относительное изменение диэлектрической проницаемости под действием постоянного электрического поля не более 20% при напряженности E_o = 2 кВ/мм и не более 40% при E_o = 4 кВ/мм. 1 табл.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано в производстве керамических высоковольтных энергоемких конденсаторов. Известны составы керамических и стеклокерамических материалов с высокой диэлектрической проницаемостью на основе сегнетоэлектрических тройных ниобатов и ниобато-титанового свинца, бария и стронция со структурой тетрагональной калий-вольфрамовой бронзы, получаемые путем твердофазного спекания исходных компонентов либо управляемой кристаллизации стекол специальных составов. Известен керамический материал, содержащий титанат бария-пентаоксид ниобия, недостатком которого является резкое падение диэлектрической проницаемости при воздействии внешнего электрического поля, что неприемлемо для использования в конденсаторах, работающих при повышенных напряжениях. Наиболее близким керамическим материалом-прототипом является трехкомпонентная композиция с диэлектрической проницаемостью 3000, соответствующая формуле (Рb_xBa_ySr_z)Nb₂O₆, где х + y + z = 1, х = 0,1 - 0,4, y = 0,1 - 0,4, z = 0,4 - 0,5. Однако состав известного материала имеет высокую температуру спекания (не менее 1200^оС) и, кроме того, не может быть использован в качестве диэлектрика высоковольтных керамических конденсаторов. Для использования керамического материала в качестве диэлектрика в высоковольтном энергоемком конденсаторе требуются как высокие значения диэлектрической проницаемости, так и высокая стабильность диэлектрической проницаемости при воздействии электрического поля. Цель изобретения - снижение относительного изменения диэлектрической проницаемости под действием постоянного электрического поля, а также снижение температуры спекания. Цель достигается тем, что в сегнетоэлектрический керамический материал, включающий ниобат бария BaNb₂O₆, ниобат стронция SrNb₂O₆, ниобат свинца РbNb₂O₆ и добавки, в качестве добавок введены оксид бора В₂О₃, оксид меди Сu₂О и диоксид германия GeO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ниобат бария (BaNb₂O₆) 20-30 Ниобат стронция (SrNh₂O₆) 35,0-58,9 Ниобат свинца (РbNb₂O₆) 20-30 Оксид бора (В₂О₃) 0,05-0,50 Оксид меди (Сu₂О) 0,05-0,50 Диоксид германия (GeO₂) 1-4 Предлагаемый материал готовят следующим образом. Образцы керамического материала изготавливают по технологии, принятой в керамическом производстве. Исходные компоненты смешивают в вибромельнице. Полученную шихту прокаливают при 1000^оС в течение 2 ч с целью формирования твердого раствора тройного ниобат со структурой тетрагональной калийвольфрамовой бронзы. Спек измельчают в вибромельнице до удельной поверхности 6000-8000 см²/кг. Из полученного материала изготавливают методом прессования, экструзии или литья пленки с последующей вырубкой штампом заготовки конденсаторов в виде дисков различного диаметра и толщины. После обжига при температуре 1100-1150^оС на заготовки методом напыления наносят медные электроды и припаивают к ним проволочные выводы. Электрические свойства (значения диэлектрической проницаемости и относительного изменения диэлектрической проницаемости при воздействии постоянного электрического поля /), а также величина температуры спекания для предлагаемого материала и материала-прототипа представлены в таблице. Определение / производят следующим образом. Измеряют диэлектрическую проницаемость образцов без приложения постоянного напряжения () и с приложением постоянного электрического поля напряженностью Е_о() при комнатной температуре и в соответствии с ОСТ (Материалы керамические для изделий электронной техники", ОСТ 11.0309-86, 1986. Изменение диэлектрической проницаемости рассчитывают по формуле = . Предлагаемый сегнетоэлектрический керамический материал имеет следующие параметры: Т спекания = 1100-1150^оС, = 3000-3700, т.е. на уровне прототипа, /, не более 20% при = 2 кВ/мм; не более 40% при Е_о = 4 кВ/мм. Соответственно материал-прототип имеет Т_спек > 1200^оС. / 24% при = 2 кВ/мм 57% при Е_о = 4 кВ/мм. Указанные свойства полученного материала, с одной стороны, обеспечивают возможность его использования в высоковольтных конденсаторах, а с другой, содействуют уменьшению энергозатрат, связанных с его производством.

Формула изобретения

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий SrNb₂O₆, BaNb₂O₆ и Pb Nb₂O₆, отличающийся тем, что, с целью снижения относительного изменения диэлектрической проницаемости под действием постоянного электрического поля и снижения температуры спекания, он содержит дополнительно GeO₂, B₂O₃ и Cu₂O при следующем соотношении компонентов, мас.%: SrNb₂O₆ - 35,0 - 58,9 BaNb₂O₆ - 20 - 30 PbNb₂O₆ - 20 - 30 GeO₂ - 1 - 4 B₂O₃ - 0,05 - 0,5 Cu₂O - 0,05 - 0,5

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.06.1997

Номер и год публикации бюллетеня: 18-2001

Извещение опубликовано: 27.06.2001