Керамический материал

(5)5 С 04 В 35/46 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 г О(71) Центральное конструкторское бюро специальных радиоматериалов(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1449639, кл. В 04 В 35/46, 1989.Заявка ФРГМе 2641832, кл. С 04 В 35/46, 1978.(57) Использование: керамические материалы для радиоэлектронной технике СВЧ-диапазона, в частности для фазовращателей с феррито-керамическими вкладышами. Сущность изобретения: керамический материал Изобретение относится к керамическим материалам, используемым в радиоэлектронной технике СВЧ-диапазона,Одним из важнейших узлов разнообразных устройств РЭА являются фазовращатели, В современных конструкциях наибольшее распространение получили фазовращатели с феррито-керамическими вкладышами. Причем, от свойств феррита зависят значения выходных параметров фазовращателей, а свойства керамического материала определенно влияют на оптимизацию этих параметров.Рабочая частотная область фазовращателей при изменении температуры должна б;ть свободной от паразитных резонансов волн высших типов. Смещения паразитных ре.юнансов можно добиться использованием 1 кладышей из керамических материалов, обладающих высокими отрицательными 5 О 1761721 А 1 содержит в качестве оксидов редкоземельных элементов лантан-цериевый концентрат состава, мас.%: оксидлантана Бфа 20 з 50,0 - 55,0; оксид церия Бф Се 02 35,0 - 40,0; оксид неодима Бф ИЫ 20 з 5,0 - 7,5; оксид празеодима Бф РпгОз 5,0 - 7,5 и дополнительно оксид бария БФ (ВаО) при следующем соотношении компонентов, мас.%: титанат магния БФ (М 9 ТОз) 66,0 - 78,0; титанат стронция БФ (ЯГТ 10 з) 20,5 - 25,5: оксид марганца БФ (МпО) 1,2 - 2,0; лантан-цериевый концентрат 0,2 - 9,0 и оксид бария БФ (ВаО) 0,1 - 1,0. Полученныи по обычной керамической технологии материал имеет следующие параметры: Е 27 - 31; тц д (нэ частоте 10 Гц) (3 - 7) 10; ТК я (60 - 1000) 10 град.; ТКЛ Р (80 - 98).10 град. водопоглощение 0,01 - 0,02%, 2 табл. значениями, температурного коэффициента диэлектрической проницаемости(ТКе ), При этом значение диэлектрической проницаемости е должно лежать в пределах 20 - 40 единиц, поскольку более высокие ее значения ухудшают распределение электромагнитного поля в феррите и уменьшают величину полезно используемой энергии.При этом следует учитывать то, что керамический материал должен иметь низкие диэлектрические потери (Тц д7 х 10 ).-4Кроме того, для обеспечения механической прочности и сохранения оптимальных параметров фазовращателя необходима согласованность значений температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛ Р) пары феррит-керамика в области рабочих температур (20 - 100 С),Значения ТКЛР литий-марганцевых ферритов, используемых в фазовращэтелях, 1761721составляют(80 - 98)-10 град, " в указанноминтервале температур,Известен керамический материал,представляющий собой композицию длямикроволнового диапазона с общей формулой=-(3 - 7) 10 в СВЧ-диапазоне и ТКЯ, . изменяющимся от -56 х 10 до +64 х 10 град.Недостатками данного материала являются:низкие значения диэлектрической проницаемости и ее температурного коэффициента, что не позволяет усовершенствоватьконструкцию фазовращателя;ТКЛР не обеспечивает согласованностьс ТКЛР-литий-марганцевого феррита; 20технология основана на примененииособо чистых реактивов, что усложняет иудорожает процесс изготовления материала,Известен керамический материал, содержащий оксиды титана, магния, стронция, марганца, а также полирит всоотношении; Т 10 г 54,6 - 55,3 ; МдО 22,6 -23,54; ЯгО 11,3 - 12,9; МпО 0,9 - 1,2 ;полирит 8,7 - 9,0 О, имеющий диэлектрическую проницаемость 27+1 при стабильномщ д в СВЧ-диапазоне и малом ТКя в интервале рабочих температур - 60 - +250 С. Недостатком данного материала являетсянизкое значение ТКе, что также не позволяет усовершенствовать конструкцию фазовращателя,Наиболее близким к предлагаемому материалу является керамический материал,содержащий, мас.%: МдТ 10 з 40 - 98; СаТ 10 з 40и/или ЯгТ 10 з до 59,9; МпСОз (или МпО) 0,1- 1,0; 1 агОз (или смесь оксидов Р,З. Э.) О, 1- 1,0; РегОз 0 - 3,0; А 1 гОз или бентонит 0 -5,0,ТКе материала колеблется от 12 х 10 до 45-2000 х 10 град я = 13 - 64, сд д = (1,5 -7)х 10 измеренные на частоте 10 Гц.К недостаткам материала относится то,что материал предназначен только для диапазона ВЧ, ТКЛР не согласуется с ТКЛ Р литиймарганцевого феррита, что не позволяетполучить фазовращатель с оптимальными физико-механическими характеристиками.Цель изобретения - повышение температурного коэффициента линейного расширения до величины (80 - 98) 10 град.иснижение водопоглощения.Поставленная цель достигается тем, что.керамический материал, включающий МдТ 10 з, ЯгТ 10 з МпО и оксиды редкоземельных элементов, содержит в качестве оксидов редкоземельных элементовлантан-цериевый концентрат состава, мас.о,1 агОз 50,0 - 55,0СеОг 35,0 - 40,0ЙбгОЗ 5,0 - 7,5РггОз 5,0 - 7,5и дополнительно оксид бария при следующем соотношении компонентов, мас, О:МдТ 10 з 66,0 - 78,0ЯгТ 103 20,5 - 25,5МпО 1,2 - 2,0лантан-цериевый конц, 0,2 - 9,0ВаО 0,1 - 1,0Выбранное соотношение компонентовпозволяет получить керамику с необходимым комплексом физико-технических характеристик: ТКЛ Р = (80 - 98)х 10 град. втемпературном интервале 20 - 100 С, водопоглощение менее 0,02 О, я = 27 - 31, ТК к= (-60 - -1000)х 10 град., сд д не более7 х 10" в СВЧ-диапазоне.В табл,1 представлены составы предлагаемого материала,В примерах 1 - 18 были использованыследующие конкретные составы лантан-цериевого концентрата,мас,о:Состав А 1 агОз 50,0СеОг 35,0йбгОЗ 7,5РггОз 7,5Состав Б 1 агОз 55,0СеОг 36,0КбгОз 5,0Р ггОз 5,0Состав В 1 агОз 52,0СеОг 36,0М с 1 гОз 6,0РггОз 6,0Состав Г агОз 50,0СеОг 40,0ИбгОЗ50РггОЗ 5.0В примерах 2,3,6,9 (табл.1) был использован состав А, в примерах 4,5 - состав Б, впримере 7 - состав В, в примерах 1,8 -состав Г,Выбор соотношения компонентов определялся следующими факторами;количество титанатов магния и стронция соответствует получению материала сдиэлектрической проницаемостью 27 - 31,Изменение содержания МдТ 10 з и ЯгТ 10 з,выходящее за пределы, указанные в табл,1,вызывает отклонение диэлектрической проницаемости от оптимального значения,Причем, увеличение содержания МдТ 10 гприводит к снижению воздействия керамики на активность феррита, а увеличение содержания ЗгТОз ухудшает спекание.Введениеа - Се концентрата менее 0,2; не позволяет получить плотноспеченные образцы; при содержании его свыше 9 происходит изменение электрофизических характеристик в отрицательную сторону, что связано с изменением фазового состава синтезируемого материала и разрушением мелкокристаллической плотноспеченной структуры;введение МпО менее 1,2не оказывает существенного влияния на диэлектрические потери материала в диапазоне СВЧ; при содержании МпО более 2,0 ухудшаются электрофизические свойства, что связано с образованием соединений типа МеМпОз;введение ВаО менее 0,1 ведет к снижению ТКЛР керамического материала за пределы значений 80 х 10 град.в интервале температур 20 - 100 С, что вызывает рассогласованность линейного расширения керамики и литий-марганцевого феррита и, как следствие, ухудшение выходных параметров фазовращателя;введение ВаО более 1,0способствует повышению значений ТКЛР керамического материала эа пределы 98 х 10 град. , в интервале рабочих температур 20 - 100 С, что также вызывает рассогласованность ТКЛР,П р и м е р (изготовление материала). Предлагаемый материал изготавливается по традиционной керамической технологии,Предварительно синтезированные титанаты магния и стронция, а также оксид марганца, оксид бария и лантан-цериевый концентрат смешиваются согласно композициям, приведенным в табл.1. Смешение - сухое с добавкой,0,5% олеиновой кислоты в качестве ПАВ. Продолжительность Смешения 10 ч, Подготовленная смесь пластифицируется поливиниловым спиртом 8-нойконцентрации, который вводится в количе 5 стве 4 - 6, Из полученного пресс-порошкапри удельном давлении 60 - 100 МПа прессуются образцы диаметром 50 и высотой 3- 4 мм. Образцы обжигаются при температуре 1430 - 1450 С с выдержкой в течение 110 ч.Диэлектрические характеристики материала измерялись по ГОСТ 8,544 - 86, ТКЛР- по ГОСТ 10978 - 83, водопоглощение - поГОСТ 2409 - 80,15 В табл,2 приведены сравнительные характеристики керамических материалов заявленного и по прототипу,Формула изобретенияКерамический материал, включающий20 титанат магния, титанат стронция и оксидымарганца и редкоземельных элементов, о тл и ча ю щи йся тем, что, с целью повышения температурного коэффициента линейного расширения до величины (80 - 98) 1025 гради снижения водопоглощения, он содержит в качестве оксидов редкоземельныхэлементов лантан-цериевый концентрат состава, мас.;:оксид лантана 50,0 - 55,030 оксид церия 35,0 - 40,0оксид неодима 5,0 - 7,5оксид празеодима 5,0 - 7,5и дополнительно оксид бария при следующем соотношении компонентов, мась:35 титанат магния 66,0 - 78,0титанат стронция 20,5 - . 25,5оксид марганца1,2 - 2,0указанный лантанцериевый концентрат 0,2 - 9,040 оксид бария 0,1 - 1,0-300 -400 -450 -550 9101010 Составитель З,КоряковаРедактор Н.Сильнягина Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец Заказ 3231 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 1 2 3 5 б 7 8 9 10 11 ф 12 13 14" 15 16 17 18 31,0 28,7 27,0 29,0 29,0 27,0 31,0 27,0 27,5 26,0 30,0 31 ь 4 29,5 29,3 32,5 25,4 26,1 33,2 6 7 6 4 б 5 7 4 3 4 10 8 10 6 6 б б 6