Способ получения монокристаллов стибиотанталата калия

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ии 1641899 1) с зо в 7/1/зо с х ав в ГОСУДАРСТВЕННЬ 9 КОМИТЕТПО ИЗСИ ЕТЕНИЯМ И ОТНЕЫТИНМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ С(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНОКРИСТАЛЛОВСТИБИОТАНТАЛАТА КАЛИЯ(57) Изобретение относится к техцологии получения монокристаллов стибиоИзобретение относится к с б получения монокристаллов сти талата калия (К БЬТаео,) и быть использовано в области техники и пиротехники.Цель изобретения - повышение выода и размеров монокристаллов.П р и м е р 1, Исходные оксиды ВЬО (30 г) и Та 2 О (11 г), взятые в массовом отношении 3:1,1, помещают в автоклав периодического действия, в который запивают водный раствор фторида калия КР и пероксида водорода НО концентрацией С 1 = 56 мас.Х и С Н 0 = 5 мас.Х. Объемное отношение Ч /Ч 1составляет 3: 1, а объемное отношениер 07 О,+и, 0 авно 3,1:1,1.Затем токлаве устанавливают перегородок танталата калия и может быть использовано в пьезотехцике. Цель изобретения - повышение выхода и размеров моцокристаллов. Гидротермальцый процесс выращивания кристаллов ведут при массовом соотношении оксида сурьмы (111) и оксида тантала (Ч) (3-3,5):(1,1-1,6), концентрации в водном растворе фторида калия 56- 62 мас.Х, пероксида водорода 4- б мас.Х и их объемном соотношении (3-4):(1-1,4). Объемное соотношение твердой фазы и жидкой (1,1-1,4): :(3,1-4,2), Получены монокристаллы размером 3,5-4,4 мм, выход монокристаллов 92-94 Х. 1 з,п, ф-лы, 1 табл.Ф разделяющую зону растворения и синтеза., Автоклав герметиризуют и устанавливают в печь сопротивления, гдеоего нагревают до Т = 500 С с температурным градиентом Лв 1,2 град/см. Давление в автоклане вследствие расширения жидкой фазы при нагревании составляет 1050 атм. Время выдержки автоклава в эксперименте 12 сут.Исходные компоненты шихты растворяются и за счет конвективцого движения раствора, вызванного температурным градиентом, транспортируются в. реакционную зону синтеза, где, взаимодействуя с ионами калия, образуют монокристаллы К БЬТа О, Полученные монокристаллы имеют размеры 3,4- 3,8 мм, их выход составляет 92,5 Х от исходных компонентов шихты.П р и м е .р 2. Исходные компоненты шихты БЬ 20 (30 г) и Та О (11 г),взятые в массовом отношении 3.1,1,загружают на дно автоклава, в которьй заливают водный раствор КР иН О концентрацией 59 и 5 мас.соответственно. Объемное отношениеЧ/Чнсоставляет 3:,1, а объемноекфИяЩ бЬОь+1 а ОР 104,2:.1,4. В автоклаве размещают перегородку, его герметиризуют и помещают в печь сопротивления, где нагревают до 520 С, вследствие чего давлеоние в результате расширения жидкойфазы при нагревании достигает1100 атм. Температурньй градиент, необходимьй для конвекционного массопереноса растворенных оксидов сурьмыи тантала, а также для создания пересыщения, составляет 1,4 град(см.Растворенные компоненты, реагируя вреакционной зоне синтеза автоклава1 с ионами калия, образуют монокристаллы КБЬТаО,. Выход монокристаллов 25составляет 93 рЗХр а размеры их составляют от 3,6 до 4,.1 см.П р и м е р 3. Порядок проведения экспериментов аналогичен примеру 1, Технопогические параметрыэксперимента: соотношение исходныхкомпонентов БЬО (30 г) и Та О(17,6 г) составляет 3,5 а 1,6; концентрация растворов КР и ИО равна 62и 6 мас.Х соответственно, объемноеотношение жидкой и твердой фазы4, 2; 1,4; жидкой к жидкой 4: 1,4,температурный градиент 1,8 град/смртемпература 550 С, давление 1250 атм.В результате описанного в примерах 1и 2 процесса при данных параметрахпроисходит образование монокристалловстибиотаиталата калия. Выход монокристаллов 957., размеры кристалловсоставляют 3,9-4,5 мм,Основные параметры процесса получеиия монокристаллов К БЬТаО представлены в таблице,Определение химического состава и идентификацию монокристаллов осу ществляли методом рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа.В рентгеноструктурных исследованиях использованы методы Лауэ, Вейсенберга и порошка при СцК 0-излуче нин аУстановлено, что монокристэллы относятся к дитригональнопирамидальному (3 щ) классу тригональной сингонии с параметрами элементарной ячейки: а = 10,653+0,004, с= 11,597++0,005 А (в гексагональной установке).Изучение систематики погасанийрефлексов на вейсенбергограммах,симметрии лауэграмм с учетом изучения пироэффекта позволяет выбрать длямонокристаллов К БЬТа 0 полярнуюпространственную группу КЗш.Синтезированные монокристаллы вовсех случаях были огранены тремяпростьми формами: 00011, 10001,1120).Диэлектрические свойства изучалисьс использованием моста Е-2 на частоте 1. кГц. Пироэффект измеряли динамическим методом с частотой модуляции теплового потока 1 кГц. Дляэтих измерений образцы монокристаллов изготовляли в виде отшпифованныхпластин толщиной 300 мкм, вырезанныхв направлениях0001р 10101, 0110 ЗаНа противоположные стороны пластин наносили электроды вжиганиемсеребряной пасты при 500-600 С. Выращенные монокристаллы были монодоменными и не требовали дополнительной поляризации. Пироэффект бып обнаружен только в срезе, перпендикулярном оси00011.Установпено, что максимум величи"ны пирокоэффициента ( 1 ) находитсяпри 340 С. При исследовании температурных зависимостей диэлектрическойпроницаемости (Т, С) и тангенсаугла диэалектрических потерь йр 3(Т, С), в районе 340 С наблюдаетсячетко выраженньй Фазовый переход.Из совокупности диэлектрических ипироэлектрических измерений следует,что синтезированные кристаллы являются сегнетоэлектриком с точкой КюриТ = 340 С и величиной пирокоэффициента70 ед.СГСЕ. МонокристаплыКБЬТаОобладают также высокимипьезоэлектрическими свойствами. Объемньй пьезоэффект (эталон - кварцеваяпластина) составляет 4,5 10 ед.СГСЕ,что говорит об их хорошей перспективности при использовании в качестве пьезодатчиков,Предлагаемьй способ эффективен,так как позволяет получать сегнетоэлектрические монокристаллыК БЬТаО с высоким выходом, большихразмеров и хорошего качества, а также монодоменные монокристаллы, чтоФормула изобретения 1. Способ получения монокристаллов стибиотанталата калия путем .перекристаллизации шихты, содержаТ,фС Ь ССн . к Ч набг бЬ 20 р 1 аО Размеры моВыход монокристалла, мм нокристалла, 7. 3,1:1,1 3,1 1,1 4,2:1,4 4,2:1,4 3,1:1,1 4,2:1,4 3, 5-39 3,6-4,0 3,7-4,1 3,8-4,2 4,0-4,3 4, 1-4,4 92,7 93,0 93,5 93,7 941 94,6 3:13:14:1,44;1,43:14:1,4 5 6 6 6 5 6 58 60 60 62 56 60 500 1,5 500 ,8 520 1,2 520 1,8 550 1,5 550 1,8 Составитель Е.ЛебедеваРедактор Т,Лазаренко Техред М.Дидык Корректор М,МаксимишинецЗаказ 1126 Тираж 266 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГИ 1 Т СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 5 1 не требует их дополнительной поляризации при использовании в качестве рабочих элементов в пьезодатчиках и пироэлектрических преобразователях различного назначения, Способ рентабелен, воспроизводим, а выход и размеры монокристаллов стибиотанталата калия определяются только емкостью рабочей аппаратуры и разработанными Физико-химическими параметрами.Использование данного способа позволяет расширить производство нового класса тригональных сегнетоэлектриков, необходимых для новой техники. 641899 6щей оксиды сурьмы (111) и тантала(7), в водном растворе, содержащемкалиевую соль Атороводородной кислоты и пероксид водорода, при высокихтемпературе, давлении и наличиитемпературного градиента между зонами растворения и роста, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения выхода и размеров монокристаллов, в качестве калиевой солиФтороводородной кислоты берут Фторид калия концентрацией 56-62 мас.Епри его объемном отношении в растворе к пероксиду водорода концентрацией 4-6 мас.7., равном (3-4):(1-1,4),массовое соотношение оксида сурьмыи оксида тантала берут равным(3-3, 5); (1, 1-1, 6) .20 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что процесс ведут приобъемном соотношении жидкой и твердой Фаз (3, 1-4, 2): (1, 1-1, 4),