Способ получения сегнетоэлектрических керамических материалов

В 35 0 01 6 21/00 р Д ПИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к датоеСйому авидггельСтау ИЯ СЕРНЕТОКИХ ИАТЕРИАЛОа-бария-дант(.54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КЕРАМИЧна основе ниобата св ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(56) 1. Авторское свидетелвство СССР 455915, кл, С 01 ф 21/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР9 632654, кл. С 01 ф 21/00, 19773. дар д. Аррб, Рагун 16,2,379-380, 1977 (прототип) . на, включающий приготовление шихты, . ее термическую обработку, Формование .и спекание, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения темпера турй спекания и ускорения процесса. при сохранении высокой оптической прозрачности керамики, шихту готовят путем осаждения нерастворимых.сое: динений соответствующих элементов из смеси их азотнокислых растворов на оксид или гидрооксид ниобия при следующем молярном соотношении компонентов:ОНИ 4). СО РРЬ+ ВОЙ+),ЦЪф 3=0 Р-д); ,и рН среды 8,5-9,;5, а термическую В обработку проводят ступенчато с . .Евццержками при 500-600 и 1000-1150 С.Изобретение относится к материалам, применяемым для оптической,электроники и конденсаторной техники.Известен способ получения пиронио"бата свинца, заключающийся в осажде-нии карбоната свинца на пятиокисьниобия, суспендированную в карбонате аммония путем приливания раствора ацетата свинца к суспензии С 1(,Известен способ получения магно-.. ниббата свинца и его твердых растворов с титанатом свинца, включающийсмешение суспензии пятиокиси ниобияв растворе углекислого аммония с водными растворами соединений соответстцвующих металлов, осаждение и термическую обработку нри 1200-1250 Св течение 3-4 ч ) 2).Однако применить те же самые условия на стадиях осаждения и термической обработки шихты для получения более сложных многокомпонентныхсистем не представляется возможным,так как в этом случае не обеспечивается получение продукта заданногофазового, гранулометрического и стехиометрического состава.Указанные способы не дают воэмож-ности получения оптических материалов,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения керамичес-,кого материала на основе метаниобата. свинца, бария, легированного лантаном, заключающийся в получениишихты.механическим смешением высокой степени чистоты прбкалки полученной 1;Ьшихты при 1050 С в течение двух часов,. формовании и спекании путем"горячего прессования при 1300 фСв атмосфере кислорода 3)Основными недостатками этого способа являются высокая температура горячего прессования керамики и длительность процесса спекания.Целью изобретения является снижение температуры спекания и ускорение процесса при сохранении высокойоптической прозрачности керамикиПоставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениясегнетоэлектрических керамическихматериалов на основе ниобата свинца-бария-лантана, включающему приготовление шихты, ее термическую обработку, формование и спекание, шихтуготовят путем осаждения нерастворимых соединений соответствующих эле 55ментов иэ смеси их азотнокислых растворов на оксид или гидроксид ниобияпри следующем молярном соотношениикомпонентов;60ОННОЮ)СО 3: РЬАЬ 0+Ьа " 3-ЦВ),и рН среды 8,5-9,5, а термическуюобработку проводят ступенчато с выдержками при 500-600 и 1000-1150 фС 65 Избыток карбоната аммония 1,5является минимальным и достаточнымдля количественного осаждения нитратов свинца, бария, лантана, увеличение же его до,двухкратного способствует улучшению филътруемостиосадков. Дальнейшее увеличение осадителя ведет к его излишнему расходуДвухстадийная термообработка винтервале температур (500-600 С)-(1000-1150 С) дает возможность получения однофазного мелкодисперсного продукта, При 500-600 С идет разложение карбонатов свинца; Увеличение температуры выше 1150 РС можетповлечь за собой нарушение составаматериала.Получение керамики осуществляютгорячим прессованием предварительносформованных изделий. Выбранныеусловия изговтовления шихты обеспечивают получение керамики при пониженной температуре спекания поддавлением (т.е. горячего прессования) 1000-1150 ОС в течение 4-хчасов.П р и м е р 1. Для получениякг продукта метаниобата свинца,бария, лантана. состава Ъо/РЬ/ Ва 60/40(РМ)1 у Ва)1 ах )Ьг.-х)6 ОЗгде х = 0,08,у .= 0,4, берут 0,58 кгпятиокиси ниобия и засыпают в репульпатор, в который предварительнозалита смесь растворов нитратов вколичестве 1,08 л (1,12 моль/л)свинца азотнокислого, 3,15 л барияазотнокислого (0,25 моль/л), 0,2 ллантана азотнокислого (0,86 моль/л)и 2 л дистиллированной воды.Суспензию перемешивают в течение0,5 ч, затем сюда же приливают 2 лоаствора карбоната аммония(2,1 моль/л), Молярное соотношениекомпонентов составляет /(ЯНАМ)р СО/:/ф (Р Ва.ф + Ьа+/ - /2:1/, Перемешивание ведут в течение часа, рНсреды 9,5.Суспензию отфильтровывают, полученный осадок подсушивают при 80-120 Си нрокаливают при 500 С 3 ч . Затемтемпературу поднимают до 1100 С ивыцерживают осадок в течение двухчасов,Продукт представляет собой белыймягкий порошок с удельной поверхностью 5 м/г, далее формуют иэделияи спекают в течение 4-х часов,Свойства материала приведены втабл,1П р и м е р 2. Для получения 1 кг готового продукта метаниобата свинца, бария состава Аа/Р 6/Ва -40/60/40/ (РЪИ- Вау)аХ ЙЬа х/к О при х = 0,04, у : 0,4, берут 1,12 л раствора свинца (1,1 моль/л), 3,3 л раствора бария азотнокислого1034998 Т а б л и ц а 1 Сопоставительный.анализ Показатели по вредлагаемому методу..0,2 Т.а блица 2 Сопоставительныйанализ Показатели Температура спекания(горячего прессования), фС 1300 1000 Длительность процесса снекания, ч 10 Светопропускание, %, придлине волны (М 0,6-0,8 мкм 40. Толщинаизделия, мм 0,20 . 0,22 на азотнокислого (0,43 моль/л) и0,97 кг гидроокиси ниобия (содержанйе основного вещества 60) .Осаждение проводят раствором карбоната аммония в количестве 1,52 л:/Х(Р.Ьф+ + Ва-+ +Ьа 5+) .= 1,5 + 1,Продукт синтезируют при 600 С в течение двух часов, а затем при 1000 С3 ч. Удельная поверхность порошка 104 м 9 г. Из готового порошка формуют,иэделия и подвергают спеканию методомгорячего прессования (1000 С) в течение 4-х часов.Свойства материала приведены в 15,табл,2,П р и.м е р 3. Для получения 1 кг готовоо продукта метаниобата свинца, бари 1 лантана состава., Ъ: Р 60 40,33 ВаО 1,76, - БаО 2,72, 8:ЬЯ 55,1 берут 0,55 кг пятиокиси ниобия и засыпают в репульпатор, в который:предварительно залита смесь растворов нитратов в количестве 1,6 л свинца аэотнокислого (1,16 моль/л), 0,52 л бария азотно-. кислого (0,22 моль/л),0,12 лпанта на азотнокислого (0,75 моль/л) и 2 л дистиллированной воды.Суспензию перемешивают в течение ; З 0 0,5 ч, затем сюда жеприливают 2,1 л. .раствора карбоната аммония (2,5 моль/л),.:Иолярное соотношение компонентов /(ЯЦ) СО/ а/ Е (РР+ +.Ва + (,а+/ = 1,8:1, перемешива- З 5 ние ведут в течение часа, рН среди составляет 9,0..Суспензию отфильтровывают, осадок подсушивают при 80-120 фс, пускали- . ф .вают при 550 фС - 3 ч., затем темпера-туру поднимают до 1000 фС и выдерживают в течение двух часов. После прокалки продукт представляет собой белый мягкий порошок с удельной по верхностью 5 мг. Далее из него формуют изделия и спекают при температуре 1180 С в течение 4-х.часов.Свойства материала представлены ,в табл.3. 50 Предлагаемый способ по сравнению ,с известным позволяет снизить температуру спекания кермики на 150-30 ОРС,. сократитьдлительность процесса горячего прессования в 2,5 раза при сохранении высокой оптической прозрачности материала. Снижение температуры спекания имеет важное.значение для сохранения дорогостоящей оснаст ки горячего прессования и, следова": тельно более длительной ее работы. Кроме того, снижение температуры спе кания позволяет снизить расход электроэнергии,Светопропускание,. Ъ придлине волный), 06-0,8 мкм 62 Толщина изделия,мм 0,2 по прото- по пред- типулагаемомуметоду1034998 Продолжение табл. 3 Т а блица 3 Показатели Показателиа Гф фттоп оп скание Ф . Све р Уо при длине волны (,Й06-0,8 62 1.180 Толщина изделия, мм 0,20 длительностьпроцесса спекания, ч 4 Составитель Н.Фельдман Редактор А.Гулько Техред Т.Иаточка. ,Корректор А.ТЯскоЗаказ.5745/19 Тираж.471,Поддисное. Вниипи Государственногб комитета ссСР по делам .изобретений,и,открытий, 113035, Иосква,.ЖРауиакая наб., д,4/5 Филиал .ППП фПатеит.ф г,ужгород, .узПроектная,4 . ЮНЕЕ,Температура опекания (горячегопрессования),фС Сопоставительныйанализ по предолагаемому методу Сопоставительныйанализ по предлагаемому методу