Шихта для изготовления твердых электролитов

СОЮЗ СОВЕТСКИсоциАлистическРЕСПУБЛИК 70 А 1 Я)5 С 04 В 35/4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Заявка Японии ЬЬ 60-36369,кл, С 04 В 35/48, 1985.Влияние оксидов переходных эле-,ментов на твердофазное спекание твердых электролитов с ионной кислороднойпроводимостью УИззепзсЬайсне Ее 1 зсМй,бег Егпз 1-Могз - АййОТ - .ичегзсй 1, геОзааб, ЕгцеЬпззе бег 1 езйбгрегсЬеа-;зсЬеп РогзсМпц аз ВеФа 9 ыг ИейзаФ 1 вззепзсйай. ММЬеваЯзсЬ - па 1 огазбзсйеВеВе. ХХХЧ, 1987, М 4, с. 45-49,Изобретение относится к получению твердых электролитов на основе Ег 02. обладающих высокими электрическими свойствами и термической устойчивостью к циклическому воздействию нагрев-охлаждение, Твердые электролиты предназначены для применения в качестве чувствительных элементов в датчиках анализаторов, претерпевающих при службе в рабочих условиях периодические воздействия высоких и низких температур, воздействие агрессивных сред и другие негативные воздействия. При этом точность работы газоанализатора зависит от чувствительности твердого электролита, т.е. чем ниже его(54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ(57) Изобретение касается получения твердых электролитов на основе диоксида циркония. Цель - повышение термостойкости и снижение электросопротивления, Шихта для изготовления твердых электролитов включает; мас.: диоксид циркония 75,0 - 83,0; оксид магния 1,0-3,0; оксид эрбия 11,0-23,О; диоксид олова 1,0-3,0, Удельное сопротивление материала 6,3 - 12,0 Ом см, термостойкость (1200 С - воздух) 6-8 тепло- смен. 1 табл. электросопротивление, тем более быстрые и точные показатели значений замеряемых величин.Известна шихта твердого электролита на основе Уг 02, содержащая 2-30 мол, стабилизатора (т 20 з, УЬ 20 з, СаО, М 90 и др,) и спекающие добавки (Я 02, А 20 з).Недостатком таких изделий являются их высокое злектросопротивление в связи с наличием моноклинной фазы и склонность к распаду твердого раствора с течением времени работы.Также известен огнеупорный материал следующего состава, мол.Щ, двуокись гафния или двуокись циркония 90-96; окись5 10 магния 2-5; окись скандия 2-5. В данном случае большую стабильность твердых растворов достигают за счет применения смеси двух типов стабилизатора, но при этом изделия недостаточно термостойкие, так как вводимое количество стабилизатора обеспечивает наличие только кубической нетермостойкой фазы.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шихта следующего состава:г 0,83; У 0,10; Мц 0,08; 0 1,87 добавками 3 мол.% У 20 з; Сг 20 з; Мп 20 з; Ге 203; Со 203; ЩО; СОО и ЕПО.Однако изделия, изготовленные из этой шихты, обладают высоким электросопротивлением 25 Ом см и недостаточной термостойкостью (3 теплосмены)Целью изобретения является повышение термостойкости и снижение электро- сопротивления твердых электролитов на основе Ъ 02.Это достигается тем, что шихта для изготовления твердых электролитов на основе ЕгО, включающая смесь стабилизирующих оксидов и модифицирующую добавку, в качестве стабилизирующих оксидов она содержит смесь М 90 и Ег 20 з, а в качестве модифицирующей добавки - Зп 02 при следующем соотношении компонентов, мас.,4:Ег 02 75-83 Мда 1 - 3Ег 20 з 11-23 ЯпОг 1 - 3Существенными отличиями указанного состава от известного является введение в 2 г 02 смеси стабилизирующих оксидов М 90+ Ег 20 з в количестве, необходимом для образования структуры, близкой к кубической и содержащей небольшое количество (следы) моноклинной фазы, которая приводит к образованию термостойкой структуры,Кроме того, сочетание стабилизирующих оксидов металла с малым ионным радиусом (ВМ 9=0,74 А) и большим (ВЕг=0,85 А) способствует. б о л ь ш е й и од в и ж н о сти ионов, увеличивающей электропровод- ность и локализации возникающих термических напряжений, что также способствует повышению термостойкости.Указанные отличия позволяют получить твердые электролиты на основе Ег 02 повышенной термической стойкости и пониженным электросопротивлением, что в свою очередь позволяет их использовать в качестве чувствительных элементов в датчиках газоанализаторов, работающих в условиях периодического воздействия температур и агрессивных сред. 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице,Образцы из предлагаемого и известного составов готовили следующим образом;исходные порошки Ег 02 и стабилизирующих оксидов взвешивали в заданном соотношении и загружали в вибромельницу. Туда же вводили Яп 02, размер частиц которой на 1 порядок ниже основных материалов, При изготовлении образцов по известному составу в вибромельницу с Ег 02 и стабилизирующими оксидами вводили ,К 10(содержание всех компонентов пересчитаны на весовые проценты из молекулярных). Смешение проводили в течение "30 мин при соотношении материал:шары в мельнице, соответствующем 1;6. После выгрузки смесь увлажняли до Я = 8;, выдерживали 2-4 ч в полиэтиленовых мешках, а затем из увлажненной и протертой через сито М 1 шихты прессовали образцы для определения различных свойств материала. Обжиг образцов проводили в окислительной атмосфере при 1600 С с изотермической выдержкой 6 ч. Свойства материалов приведены в таблице. Удельное электросопротивление определяли по разработанной в Укр НИКО методике к ТУ 14 - 8 - 139-75,Термостойкость определяли путем нагрева образцов до 1200 С и резкого охлаждения на воздухе,Фазовый состав определяли на установке ДРОН,5 в излучении Сц - К 2 (Й-фильтр),Как следует из данных, приведенных в таблице, основные свойства образцов оптимального состава (примеры 1 - 3) выше, чем известного (пример 4). Так, удельное электросопротивление в 2-4 раза ниже (25 против 6,5 Ом см ), термостойкость в 2 - 2,5-1раза выше (6-8 против трех теплосмен).Как показали результаты испытаний, технико-экономические преимущества предлагаемого состава состоят в повышении термостойкости в 2-2,5 раза и снижении электросопротивления с 50 до 6,3 Ом см , что обеспечивает экономический эффект за счет повышения срока службы приборов с 2 до 10 тыс, ч и составляет 5 тыс. руб. на 1 прибор. Формула изобретения Шихта для изготовления твердых электролитов; включающая диоксид циркония и оксид магния, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения. термостойкости и сни1719370- моноклинная фаза присутствует в небольших, не поддающихся замеру количествах (3 Составитель Л. АлексеенкоТехред М,Моргентал Корректор В, Гирняк Федоро Реда кт Заказ 738 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго жения электросопротивления, она дополнительно содержит оксид эрбия и диоксидолова при следующем соотношении кдмпонентов, мас.: Диоксид цирконияОксид магнияОксид эрбияДиоксид олова 75,0-83,01,0-3,011,0-23,01,0-3,0