Керамический материал

ССЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0% (И) з др С 04 В 35/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 25-40 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт тонкой химической технологии им. М.В, Ломоносова(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 413535, кл, Н 01 6 3/09, 1972.2. Патент Японии У 55-24205,кл. Н 01 В 3/12, 1980.3. Патент США В 4102696,кл. С 04 В 35/00, 1978 (прототип).(54)(57) КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий БпО , по крайней мере одиноксид из группы 1.а 20, РтО, Вс 10 з и по крайней мере один оксид из группы Еп 0, МяО, СаО, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с.целью увеличения диэлектрической проницаемости и удель. ного объемного электросопротивления при сохранении температурного коэффициента диэлектрической проницаемости и расширения температурного интервала нулевых значений температурного коэффициента диэлектрической проницаемости, он содержит указанные выше компоненты при следующем соотношении, мас. У.Бп 02 25-40 По крайней мере одиноксид из группыЕа 0, Рг 20:З,Нд 203По крайней мере одиноксид из группыЕпО, МяО, СаО 25-40Изобретение относится к электротехнической керамике, а именно ь.керамике, которая может быть использована для создания термостабильныхконденсаторов и дгугих электро- и радиотехнических устройств, для которых необходима температурная стабильность электрофизических параметров.Для изготовления термостабильныхконденсаторов по группам ТКМПО иПЗЗ необходимы керамические диэлектрические материалы со следующими параметрами: температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ТК = +(О 30)О 1 р;1 Вдцэ.1 екго 11- ческая проницаемо т. ;., 80 ед. и удельное объемное электросопротивле" ние ) 10ом см (при 20 С) при до 9 .остаточцо малых значениях температ;рного коэффициента,Известен керам 1 г 1 еский материал для конденсаторов на осноье твердого раствора состава 11, мол,7;:аТС, 66,8-91,8; СаТ 0 0,7 - 27,1: 1 Т 0;, 6,1-7,5. Этот материал имеет ТКР =в (0,75)10 град и Г = 48-53 ец,Однако этот керамический материал характеризуется недостаточно высокими величинами с, а ТКЕ отклоняется от О больше, чем на 30 10 град , и, причем, в сторону отрицательных значений, что це соответсгвует требованиям предъявляемым к керамике для гермостабипьных конденсаторов. Кроме того, известный м 11 ериал полчается по методу сооса.:1 ден 1:я, которь"1 включает осажде 11 ие фильтрование, отмывку. от ионов Сь,. сушку и закан 1 игается высОкотемператур;1 ым Отжигом при;о200- 1 251 С, Из попу 1 е 1111 О 1 о таким Образом материала спек 111 от керамику т,е. процесс полу 1 ения керамического материала довольно продолжителен и сложен.Известен. также керамический материал, содержащий Вес,l ИоТ 0 З 85,9; СаТ 01 2,8; .,аО 2 Т 02 11,3. Этот материал характеризуется нулевым значением ТКЕ = (О+3).1 Оград 121Однако значение ТКЯ = (О+3) 1 О 1/град. присуще только узкому высоко- температурному интервалу 1320- 1340 С и наблюдается только д 11 я микроволнового диапазона 3. - ,2 МГцу что Весьмс 1Е.существенно ограничивает набор приборов, в которьгх известный керамический материал может быть применен. 1(роме того, керамический материал представля т собой смесь 3 соединений с различными значениями ТКс 11 Т 0.+10110 1/град, СаТОз. - 1744101/град, 1 а 0 2 Т 0: +65 10 1/град,которые в предлагаемых соотношенияхи предлагаемом температурном интервале дают суммарное нулевое значение 10ТК 5. Смешение компонентов, имеющихположительные и отрицательные Величины ТКБ в целях получения ТКЕ = О,неизбежно приводит к некоторой неравномерности их распределения, особенно в промышленных условиях. Следовательно, получаемые из этой керамики изделия не стабильны по своимэлектрофизическим свойствам, в частности по ТКЯ, что приводит к сущестВенному проценту брака, Известный Охерахический материал требует до 11 гоВременногс и тщательного размола,прессования перед отжигом для гомо-ениэации шихты.35Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является керамический материал, содержащий компонентыпес,Е" Т 0 22 - 43, Ег 02 38-58;5 ЯО 9-26 и одна или две добавки из группы 1 аОз, Со,О Гп О 0,2 - 17,Этог материал характеризуется+56 101/град, аот 29,3 до35 44,2 ед, на частоте 76 Гц (микроволновый диапазон).1,1 известного материала составляет 9,1 10 о ом см нри 20 ОС и 1,6 10" омсм при 300 С 31.Недостатком керамического мате 40риала является то, что значения ТКЕблизкие к нулю наблюдаются олько винтервале температур 25-85 С и облаодает недостаточно высокими величинами у и Е , т,е., не полностью удовлетворяют треоованиям, предъявляемымк керамикам,цля термостабильных конденсаторов и других радиотехническихустройств,Кроле того, этот материал получает 5 Ося при довольно высокой температуре1320 С и состоит из 4-5 различныхОкомпонентов, что требует при твердофазном синтезе тщательного и долгоВременного мокрого размола (16 ч с1; 0), операций обезвоживания, сушкии прессования (Р = 2500 кг/см), чтоусложняет технологию его изготовления.1096 Цель изобретения - увеличение диэлектрической проницаемости и удельного объемного электросопротивления при сохранении температурного коэффициента диэлектрической проницаемости,5 и расширение температурного интервала нулевых значений температурного коэффициента диэлектрической проницаемости.Поставленная цель достигается тем, 10 что керамический материал, включающий 5 п 02, по крайней мере один оксид из группы а 03, Рг О, Й 320, по крайней мере один оксид из группы пО, Г 10, СаО, содержит компоненты 5 при следующем соотношении, мас.7.;БпО 25-40По крайней мере одиноксид из группыа 0, Р 2 0, й 320По крайней мере одиноксид из группыХпО, ЩО, СаО25-40Выбор соотношения компонентов в предлагаемом керамическом материале 25 обусловлен тем, что материал представляет собой фазы на основе новых индивидуальных соединений состава А 1 и 5 и 06 (или в мол, 7.: АО 33, (3), Ьп 20 э 33, (3); эпО 33,(3, где А = зо =Ей, МГ, Са, 1 п = Ьа, Р, Щ, кото- рые имеют высокосимметричную слоистую перовскитоподобную структуру, с малой степенью разупорядоченности, что обуславливает высокие значенияКроме того, фрагменты этой структуры состоят из довольно обособленных октаэдров, между которыми практически не происходит перераспределение электронной плотности даже при повышении температуры вплоть до 300 С. Это обуславливает высокие значения Я и ее высокую температурную стабильность (ТКЯ = О).11 редлагаемые составы получают по известной керамической технологии. 25-40 20 П р и м е р. Исходные оксидыМО, 2 пО, СаО, Ьп 20 (1 п=1.а, Р,Щ) и ВИОЛА, взятые в предлагаемых пределах, перетираются в течение 1-15 мин 50 в агатовой ступке с ацетоном до гомогенизации и испарения ацетона. Полученную гомогенную смесь помещают в алундовые тигли и спекают в силитовой печи при 1200-1250 С в течение 55 20-30 ч. Для проведения измерений электрофизических параметров полученный материал запрессовывают в коакО 252 4спальный датчик (Р = 2000 кг/см) и измеряют емкость и электросопротивление на приборах Ри МОМпо методикам ГОСТ 13237-73, величиныи ТКЕ определяют расчетным путем.Электрофизические свойства в зависимости от состава предлагаемого, керамического материала и прототипа с учетом выхода за граничные пределы области приведены в таблице.Из приведенных в таблице данных видно, что при выходе из границы предлагаемой области уменьшаются значения Я ну для соответствующих групп составов (пО, МО, СаО), а ТКг, становится значительно больше О. Это объясняется тем, что при соотношениях, исходных оксидов, соответствующих составам за границей предлагаемой области фазы на основе нового соединения А 1,п, БпО (или в мол.7): АО 33,(3), (,и 0 33,(3), Бп 0 33,(3, где А ="и, Г 1, са,1,п = Ьа 203, Рг 203, 8320, не образуются, а образуются станнаты п 5 п 0 и Абп 03, смеси которых не обладают указанными вьше оптимальными свойствами.Таким образом, изобретение посравнению с прототипом позволяетувеличитьЯ в 100-1000 раэ, с. в2-4,5 раза, при сохранении нулевогозначения ТЕЯ расширить температурныйинтервал нулевых значений ТКЕ в3,5 раза. увеличениеи с приводитк уменьшению размера изделий изпредлагаемого керамического материала. Отсутствие в предлагаемом керамическом материале легко восстанавливаемых компонентов позволяет использовать в качестве электродов в конденсаторах неблагородные металлы (Сп, Мо, А), что удешевляет процесс их изготовления. Кроме того, предлагаемый керамический материал позво 1 ляет сместить частотный диапазон работы изделий из него от микроволнового до частот 0,5-1 кГц. Существенным преимуществом предлагаемого материала также является то, что он основан на индивидуальном химическом соединении. Это повышает стабильность электрофизических свойств и качество изделий из предлагаемого керамического материала. Дополнительное преимущество предлагаемого керами1096252 типом снижается на 100-120 фС н отсутствуют операции обезвоживания, сушки,прессования. ческого материала заключается в спо собе его получения,так как температура синтеза по сравнению с протоЭлектрофиэические параметры Состав1096252 Продолжение таблицы ТКЕ 1/град 300 С 1: о090 С р оме смг 20 С Оо 6 СаО-ЬаО -ЯпО2 345-45-10 М 0-00203-ВпО20-15-65,00 95, 17)100 ф 10 3,1 10 8 ЕпО-Рг 20 "Ьп 02Ф320-60-20 Прототип 19 Т 02-Егоп 02-1.а 0 24-56-20-0,5 1,6 ф 10 34,2 3 1 ф 10 20 Ть 02-Ег 02-Бп 02-1.а 2 43-38-19-4,0 8 10 39,8+56 О 1,9 10 39,Составы, выходящие за границы предлагаемой области Составитель В. СоколовРедактор Н. Киштулинец Техред Т.Маточка рректор А.Тяс аказ 3738/1 Тираж 60 ВНИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, Ж, ное 4/ Патент", г. город, ул. Проектная Сос- Содержание компонентовтав в составах, мол. 3 Электрофизические параметры 7,2 ф 10 97,30 100,00)100 1 5 ф 10 1,0 10 73,82 80,04100 10 Подлнного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д.