Шихта для синтеза соединений соструктурой перовскита

Шихта для синтеза соединений соструктурой перовскита

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

<1»814968 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.12. 77 (21) 2550959/29-33 (5ЦМ. К„.з с присоединением заявки Но

С 04 В 35/00

Государственный коинтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 2303,81.Ьоллетеиь l49 11 (53) УДК 666.655 (08В.В>

Дата опубликования описания 23-03. 81 (72) Авторы изобретения

И.П. Боровинская, A.Ã. Мержанов, Г.Я.,Попов

Д.В, Семилетова, A.Н. Торопов, В.Б. Улыбин, B,В. Червяков, В.В. Шипилов и A.Ñ. Штейнб

) yq 3

Э б (71) Заявитель (54) ШИХТА ДЛЯ СИНТЕЗА СОЕДИНЕНИИ СО СТРУКТУРОЧ

ПЕРОВСКИТА

ВаТ 03 + СО

ВаСО + Т10з

Последняя реакция протекает с незначительным тепловыделением и для ее проведения до конца необходимоисходную шихту выдерживать при 11001300ОС в течение нескольких часов (11.

Наиболее близкой к предлагаемой является шихта для получения титанатов щелочноземельных металлов в режиме технологического горения,вклюИзвестно также, что титанат бария теряет кислород при нагревании.

Поэтому для получения необедненного кислородом продукта в данной стехиометрической шихте синтез необходимо вести или в среде кислорода или при

ЗО повьиаенном давлении инертного газа

Изобретение относится к техноло;ни радиокерамики, а именно к получению сложных окислов соединений II u IV групп со структурой перовскита, предназначенных для использования в радиоэлектронной технике, электроакустике, СВЧ-технике, нелинейной оптике н т..д.

Известны составы шихты, применяемые в радиокерамической технологии, которые состоят из окислов и карбонатов элементов 1-IV групп периодической системы. Например, для получения титаната бария используется смесь, состоящая из двуокиси титана и карбоната бария, взятых в стехиометрическом отношении ° Происходит взаимодействие по следующей реакцииз чающая используемые компоненты в следующем стехиометрическом мольном соотношении (титан, окись титана, $ перекись бария, окись бария) (2).

1:(1+Х):2:Х, где О <Х (1.

Однако шихта для получения титаната бария имеет адиабатическую температуру горения вьвае 1460ОС по сравнению с температурой фазового перехода кубической модификации титаната бария в гексагональную, которая не обладает структурой пероР

Поэтому в промьиаленных условиях, когда в технологическом реакторе имеются значительные количества исходных «омпонентов и теплоотвод

-20 затруднен, образовывается в основном гексагональная модификация продукта.

814968

Таблица1

Тетраго- «Сегненальная тофаза

Ва0 Т! Оя Ti ВаО р

0,2 41,9 8,1 49,8

Метатитанат бария

ВаТ 0

2 0 37 3 12 7 48 0

27,1 40,8 9,2 22,9

То же. То же

То же

lt Il (аргон, гелий), что удорожает процесс.

Цель изобретения — снижение температуры горения и упрощение технологического процесса при получении соединений со структурой пероксида методом технологического горения.

Поставленная цель достигается тем, что шихта для синтеза соедине1ний со структурой перовскита методом технологического горения, включающая металл IV группы, его оксид и пероксид металла It группы или IV группы побочной подгруппы, содержит компоненты в следующем соотношении, мол.Ъ:

Металл tV группы 0,1-16,4 35

Оксид металла

IV.ãðóêïû 33,6-49,9

Оксид металла

II группы или

IV группы побочной подгруппы 0,1-49,9

Пероксид металла

II группы или

Vl группы побочной подгруппы 0,1-49,9 причем, для получения титаната бария компоненты взяты в следующем соотношении мол.Ъ:

Титан 7,3-12,8

Оксид титана 37,2-42,7

Оксид бария 0,1-35,0 30

Пероксид бария 15,0-49,9, для получения тЮтаната свинца компоненты взяты в следующем соотношении, мол.Ъ:

Титан 0,1-16,4 35

Оксид титана 33,6-49,9

Оксид свинца 0,1-49,9

Пероксид свинца 0,1-49,9 а для получения цирконата свинца шихта содержит компоненты в следую- 4g щем соотношении, мол.%:

Цирконий 0,1-16,4

Оксид циркония 33,6-49,9

Оксид свинца 0,1-49,,9

Пероксид свинца 0,1-49,9

В предлагаемой шихте для титаната бария адиабатическая температура ниже 1460 С и следовательно, образование продукта в гексагональной Фазе невозможно, а использование исходной шихты с повышенным относительно стехиометрии содержанием кислорода позволяет проводить синтез при нормальных условиях только в замкнутом объеме.

Шихту готовят .следующим образом.

Оксиды металлов II u IV групп марки "ЧДА" и порсшкообразный металл

IV группы дисперсностью не более

150 мк взвешивают, тщательно перемешивают, смесь помещают в тигель и уплотняют. Инициирование реакции горения осуществляется с помощью помещенной на поверхности смеси вольфрамовой спирали, через которую пропускают ток до момента начала реакции горения в режиме технологического горения. Яркосветящийся фронт волны горения перемещается сверху вниз со скоростью до 5 мм/с. Для синтеза соединений со структурой пероксид описанным способом был приготовлен ряд смесей. В процессе горения с помощью пирометра ОППИР— 17 измерялась температура образца. Для титаната бария температура в волне горения не превышала 1460 С, для двух других составов не превышала

1800 С. Окончательный продукт во всех случаях имел рыхлую структуру. Для титаната бария плотность равна 3-4 г/см, для титаната свинЪ ца 4-5 г jcM, для титаната свинца

5-6 г/cM . Для титаната бария полученный продукт имеет зеленоватосерую окраску, а для двух других веществ — бледно-серую. В табл.1 приведены основные электрические свойства конечного продукта. В табл.2 приведены электрофизические свойства титаната бария, измеренные на дисковых образцах, .изготовленных из предлагаемой шихты.

1600 7750 120 0,09

1550 7500 120 0,1

1700 8100 120 0,05

814968

tg d

Ткм>щ ос

Диэлектрическая проницаемость

Фаза

Состав шихты, мол.Ъ

Тип кристаллической решетки при Т=

=20 С

Получаемый продукт и хиT- =Т=

=20 С =Т > „, мическ ая формула

3500 490 О, 05

0,09

Тетраго- Анти- 300 нальная сегнетофаза, пьезоэлектрик

РЬО T i 0 T i РЬОр.

Метатинат свинца

PbT i 03

13,7 37,3 12,7 36,3

3750 235 О, 07

Анти- 250 сегнетофаза, пьезоэлектрик

Ромбическая

Мета-. цирконат свинца

Pb0 Zr0a Zr РЬО

15,7 42,3 7,7,3

В табл.3 приведены данные рентгенофазного анализа. Выявлено наличие небольших примесей Ва Тi04 (ЗЪ) в качестве второй фазы.

Таблица 3

25 таблица 2 30

4,03

4, 004

2,831

2,838

2, 825

100

100

Потери при прокаливании,Ъ

0,09

2, 314

4Р 2ю 019

40

Содержание ВаО,Ъ

Содержание ТiО,,Ъ

65,04

34, 16

20

1,99

Молекулярное соотношение ВаО/TiO>

0,992

1,790

45 1,642

1,419

0,34

0,16

0,064

0,11

0,009

0,016

Температура точки

Кюри, С

120

Содержание нерастворимого в Нс остатка,Ъ 0,48

Содержание свободного

ВаО,Ъ

Zr0,Ъ

Fe1O3,%

At 0,Ъ

Тангенс угла диэлектрических потерь при. 20 С при 85 С

Величина диэлектрической проницаемости при 20, С 1870 при точке Кюри 7750

Продолжение табл. 1 г

2,315

2,014

1,998

1,791

1,632

1,419

Тетрагональность полученного продукта высокая — 1,0093 (теоретическая величина 1,01) из чего следует большое значение Е ., Применение шихты позволяет улучшить электрофизические характеристики (в первую очередь и tg 6") предлагаемых материалов. увеличение позволяет, например, получать конденщо саторы с большей емкостью (с), так как с -,а уменьшение tg У улучшает частотные характеристики конденсаторов (расширяет высокочастотную область), а также уменьшает паразитны потери и тепловыделения в конден814968

Формула изобретения

Составитель A. Штейнберг

Техред М. Рейвес Корректор С. Шекмар

Редактор В. Еремеева

Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 952/38

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 саторе, что позволяет увеличить габариты, а следовательно, и емкость конденсатора. Кроме того изобретение позволяет отказаться от зарубежной (японской) технологии синтеза рассматриваемых материалов, так как технология с использованием предлагаемой шихты более проста, более производительна, менее энергоемка, проще. в аппаратуриом исполнении, обеспечивает более надежную охрану окружающей среды и позволяет получать рассматриваеьияе вещества в промышленных условиях.

1. Шихта для Синтеза соеДИиеннй со структурой перовскита методом технологического горения, включающая металл IV группы, его оксид, и пероксид металла 11 группы или

:IV группы побочной подгруппы, о тл и ч а .ю щ а я с я тем, что, с целью снижения температуры горения и упрощения технологического процесса, она содержит компоненты в следующем соотношении, мол.Ъ|

Металл 1Ч группы 0,1-16,4

Оксид металла

IV группы 33,6-49,9

Оксид металла

I I группы или 0,1-49,9

I V группы побоч- О 1 — 49,9 ной подгруппы

Пероксид металла

lI группы или!

Ч группы побочной подгруппы 0,1-49,9

2. Шихта по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что для получения титаната бария, компоненты взяты в следующем соотношении, мол.%:

Титан 7,3-12,8

Оксид титана 37ф2-42,7

Оксид бария 0 1-35,0

Пероксид бария 15,0-49,9

3. Шихта по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что для получения титаната свинца, компоненты взяты в следующем соотношении, мол.%:

Титан 0,1-16,4

Оксид титана 33,6-49,9

15 Оксид свинца 0,1-49,9

Пероксид свинца 0,1-49,9

4. Шихта по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что для получения цирконата свинца, компоненты взяты

;ф в следующем соотношении, мол.Ъ:

Цирконий 0,1-16,4

Оксид циркония 33,6-49,9

Оксид свинца 0,1-49,9

Пероксид свинца 0,1-49,9

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Окадзаки К. Технология керамических диэлектриков, М., "Машиностроение", 1976, с. 22.

2. Авторское свидетельство СССР

9 54585, кл. С 01 С 23/00, 1974.

3. Бурсиаи Э.В. Нелинейный кристалл титанат бария. М., "Наука", 1974, с. 247.