Керамический материал

Изобретение относится к электротехнической керамике, которая можетбыть использована в контролирующихрегулирующих датчиках емкостноготипа (термочувствительных конденсаторах) для регулировки химико-технологических процессов, протекающихпри 600 - 700 С,0Термочувствительные конденсаторыпроявляют свое контроцирующе-регулирующее воздействие с достаточной степенью эФФективности в проиьштленныхусловиях; когда их рабочие параметры характеризуются следующими величинами: ТКс, 106)400000 (1/град),г 1плавления керамики больше рабочейтемпературы более, чем на 1000 ОС,отсутствие высокой химической активности материала при температурахсрабатывания датчика, электросопротивление материала пру 200 С т 10 Омсм,при "саБатываннт10 Ом см.Известтто более 500 различных соединений, относящихся к классу сложных оксидов со структурой пирохлора.Среди этой многочисленной группы соединений толькС около 30 обладаютсегнетоэлектрическими или антисегнетоэлектрическими свойствами в отличиеот соединений со структурой перовскита. к которой относится большинство известных сегнетоэлектриков.Известен сегнетоэлектрический материал для термочувствительных кон"денсаторов, содержащий компонентыа . , 35при следующем их соотношении,мас:ВаТ .О 80,25 - 82,80; СаТхО 1,2 -3,0: БгТт.О 12,60 - 14,25," Еп 0 2,0 2,4; МдО 0,5 - 1,0. Указанный составобладает сегнетосвойствами и имеет40достаточно стабильную температуруКюри Я . Однако данный материал содержит большое число компонентов, входящихв состав тштхты, в связи с чеи велика 45 вероятность неравномерности распределения добавок, что обуславливает неустойччвость электроФизических параметров и, как следствие, приводит к браку изделий. Кроме того, для получения указанных сегнетоэлектрических материалов необходимы высокие температуры спекания - до 1400 СО что усложняет, процесс изготовления кераиик. 55Известен также материал, обладаю" щий сегнетоэлектрическими свойствами, содержащий компоненты при следующем их соотношении, мол. 7.: В 10 40;ТдО 60 (т,е. соединение В 4 ТдО ).3 12 Указанный материал имеет температуру Кюри при 670 С К ,Однако величина Е при температуре Кюри равна 500 ед., что является недостаточным. Кроме того, синтез материалов на основе Вт.Онеобходимо проводить в платиновйх тиглях изза сильной реакционной способности ВтО, что делает дорогостоящим процесс получения материалов на основетитаната висмута.Наиболее близким к изобретению техническим решением является сегнетоэлектрический материал, содержащий ТО и оксиды редкоземельныхэлементов, в качестве которых используются 1,аО, Рг О и Ио 09, приследующих соотношениях компонентов,мол.7.: 1,вО (1 й 05=1,а - Мй) 33,3;Тт.О 66,6. Известный материал представляет собой соединения со слоистой перовскитоподобной структуройс общей Формулой 1 аТ О (1 п=1 а,Рг, Ы) 33.Однако входящие в известный материал соединения 1.пТт.О (1 п=1 а,Рг, Ид) имеют очень высокие температуры Кюри больше или равные 1500 С,0что резко ограничивает область ихоприменения, кроме того, до. 1400 Сспекание, проводимае без пластиФикаторов или прессования перед обжигом,не приводит к получению прочной керамики.Цель изобретения - снижение температуры иаксимума диэлектрической проницаемости и температуры обжига присохранении высоких значений диэлектрической проницаемости.Поставленная цель достигается тем,что керамический материал для изготовления термочувствительных конденсаторов, содержащий Тт.Ои/или ЕгОи по крайней мере один оксид нз группы: 1.а 20, Рг О, МИО, Бш О, Ец, О,Сс 10, ТЬ О, Пу О, У О, Но О,ЕгО тЬ О 1.ц О, дополнительносодержит ЕпО при следующем соотношении компонентов, мол.%;Тт.О и/или ЕгОу 50 - 60По крайней иере одиноксид из группы: 1,а О ,20 - 27рг 0 И 1 О , БтпдО,Ец 0, СЛО, ТЬ О,Оу О, УОз, Но О,Ег О, УЬ О, 1,ц ОЕпО18 - 253 1138395 4Предлагаемые составы представляют предварительныйельныи отжиг при 800 - собой новую группу соединений, отно С в течение 2 - 20 ч. сЯщихсЯ к известномУ классУ сложныхСвойства,керамвойства,керамики предлагаемого оксидов со структурой пирохлора, и известного состаного составов с учетом выхос общей формулой Еп 1.п ТО или да за граничные пределы предлагаемой Еп 1.пЕг Об (1.й=8 ш Еи СЙ ТЬ Вуобласти приведены в таблице, Но, Ег, ЪЪ 1,и 1,а, Рг, Ид) и оксид- Из приведенных бз приведенных в таблице данных ные композиции на их основе.Наблюдаемые эффекты у соединений кониевые составыи вые составы, включающие различсо структурой пирохлора типа СЙТд 20110 ные лантаноиды имсиды, имеют примерно одина- и Сй Ег Ообусловлены тем, что 2 пвнедряется в структуру пирохлора Это можно объясниж о о ъяснить тем, что актив- имеющую кубическую гранецентрирован- ным ионом во всех случаях являетную ршет (ростртвецая груп ся 2 рактерся и , арактер взаимодействия 2 ппа Р (Зв-О, Е=8) и образУет новые 15 во всех случаях одинаков, так как по соединения с общей формулойь расчета. коле ательных спектЕп 1 й Ег 08(1.п=1.а-Но) и Еп 1.пТх О/ щров по оценке характера химической (1.й=Яшл) не искажая основногосвязи в пирохлорных структурах стеструктурного мотива пирохлора и не пень ковалентности связи в цирконие. изменяя пространственную группу сим вых и титановых соединениях близка.метрии, Температура фазового перехода в заОксид цинка внедряется по ваканвисимости от лантаноида изменяется сиям анионной и катионной подрешев соответствии с законом вторичной ток пирохлорной структуры, Размерыпериодичности присущим ряду лани число которых позволяют внедриться 25 таноидов. Максимальные значения строго определенному количеству ЕпО температуры эффекта наблюдаются для с образованием стехиометрического начала.и конца ряда лантаноидов. соединения со следующим соотношениемкомпонентов, мол. Е:Оптимальными являются составыЕпО 25 2 пО:Мо :1 п О =25:25:50,301 п 0325 где М= Ег, а Ьп - оксиды редкозеТ 102 Ег 02 50мельных элементов в соответствииУказанные соединения претерпевают с формулой изобретения. Эти составы полиморфное превращение от 680 отвечают стехиометрическим соединедо 620 С (в зависимости от лантанои- ниям Еп 1.йТ 10 и ЕпЫ Ег 08. Приг да, входящего в его состав) . Измене Удалении от предлагаемых составов ние температур эффекта подчиняется наблюдается уменьшение величины дизакону вторичной периодичности, ха-,электРической проницаемости при темрактерному для ряда ионов лантанои- пературе фазового перехода. При знадовМаксимальные температуры наблю- чительном отклонении от оптимального даются для лантаноидов начала и кон-. состава эффект, носящий возможно40ца ряда.сегнетоэлектрический характер, исчезает.Вйедрение 2 пО создает дополни- При многократном повторении процетельные плоскости отражения, проявля- дуры нагрева керамических материалов ющиеся на дифрактограммах в виде . 45 до рабочих температур (600 - 700 С) сверхструктурных рефлексов индици- электрофизические параметры не измерующихся на базе пирохлорной ячейки. няют своих значений, Подплавленияи механического разрушения образцовПредлагаемые составы пол ают поУча т по не наблюдают, так как температуры известной керамической технологии.оло ии. 50 плавления предлагаемых материалов выП р и м е р. Исходные окс ы Епд о иды ЕпО ше диапазона рабочих температур бо.й 20 , ТхО , ЕгО в предлагаемых лее чем на 1500 С. пределах перетираются 1 - 3 минв агатовой ступке с ацетоном до гомо- Таким. образом, предлагаемое техгенизации и испарения ацетона. Полу ническое решение по сравнению с проченную гомогенную смесь затаривают тотипом позволит значительно снизить в алундовые тигли, спекают в силито- температуру фазового перехода (рабовой печи 10 ч при 1250 С. Возможен чую температуру) на 900 С не сни1138395 жая при этом диэлектрическую проницаемость при температуре эффекта,носящего возможно сегнетоэлектрический характер. Кроме того, шихта нетребует долговременной гомогенизации, добавления пластификаторов,Элехтрофнанчесхне СВойства составов Состаар моле Х тенде 8 (1/град ф базовыйревел, х е, лрн т тура чф о о ие 650 520000 Ед 0-8 ш,О,-ЦО20 - 20 ; 60 8 10 фо в 0 7 198 1 5-210,0 110 еиой областн цхоллщне еа границы ЕДО-аЮ От-ЦО1 О - 10 - 80 1 О 3" 10 200 10000 Едо-Щот-Его4 О - 4 О - 2 О ет эффект стньй -Тао 0 7 44 14001 О 15 ОО ООО аказ 10 б 30/17 Тираж б 05 П Петит"т г Уагород уп Прое Едо-СЙ 101 Ето 25 - 25 - 50 Едо-БаОт-Ет 20 - 2 Й - 60 Едо-Ното-Его 27-18-55 ЕгОт26 657ЦЮ -ЕгО40 - 20 680 прессования перед спеканием. Изделия могут быть получены в виде необходимых форм и размеров, не требующих последующей обработки, что позволит 5 упростить технологию изготовлениякерамики.Г