Изобретение относится к области производства радиодеталей, в частности к составам и способам получения керамических материалов, и может быть использовано при изготовлении высокочастотных термостабильных конденсаторов.
Известен керамический материал для высокочастотных конденсаторов, исключающих TiO2, BaO, Nd2O3 и другие оксиды, и способ его получения, при котором получают измельченный керамический спек материала, включающий TiO2, BaO, Nd2O3 и другие оксиды (см. патент США N3811937).
Данный материал имеет сравнительно высокую диэлектрическую проницаемость в пределах 85 87, но в то же время отличается достаточно высокой (1360oC) температурой спекания.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является керамический материал, включающий TiO2, BaO, Nd2O3, Al2O3, Bi2O3, ZnO и B2O3, и способ его получения, при котором получают измельченный керамический спек, включающий TiO2, Nd2O3 и BaO, смешивают его с компонентом на основе бората цинка, получая шихту (см. а.с. СССР N 1021676).
Этот материал при достаточно высокой диэлектрической проницаемости имеет температуру спекания (1020 1080oC), что позволяет получать конденсаторы с более дешевыми электродами на основе сплава серебра с палладием.
Существенным недостатком материала и способа его получения является то, что они не обеспечивают дальнейшего повышения диэлектрической проницаемости, не позволяют осуществлять корректировку температурного коэффициента диэлектрической проницаемости в процессе спекания материала, например на стадии получения заготовок конденсаторов, а также возможность применения только при изготовлении конденсаторов одной группы по ТКЕ (МПО).
Предлагаемый материал и способ его получения позволяют устранить недостатки известных решений аналогичного назначения и обеспечивают достижение более высокого технического результата, заключающегося в более существенном повышении диэлектрической проницаемости, создании возможности корректировки температурного коэффициента емкости (ТКЕ) материала при приготовлении формовочного полуфабриката или шликера, а также возможности получения составов с заданным значением ТКЕ для более широкого ряда групп, в том числе М47, М75, М1500.
Сущность изобретения заключается в том, что в заявляемом керамическом материале преимущественно для высокочастотных конденсаторов, включающем TiO2, BaO, Bi2O3, Nd2O3, ZnO и B2O3, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что материал дополнительно содержит MnO и CaTiO3 при следующем соотношении компонентов, мас.
TiO2 32,8 36
BaO 15,9 17,4
Bi2O3 14,1 15,5
Nd2O3 23,1 25,3
ZnO 2,3 2,7
B2O3 2 2,3
MnO 0,1 0,3
CaTiO3 0,5 9,7
а в заявляемом способе получения керамического материала преимущественно для высокочастотных конденсаторов, при котором получают измельченный керамический спек, включающий TiO2, Nd2O3 и BaO, смешивают его с компонентом на основе бората цинка, получая шихту, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что используют спек, дополнительно содержащий BaCO3 и MnCO3, производят его синтез при 1280 1320oC в течение 4 6 часов, в качестве указанного компонента используют гидроборат цинка, полученную шихту прокаливают при 750 800oC и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, дополнительно используют второй спек CaTiO3, смешивают его с гидроборатом цинка и полученную шихту прокаливают при температуре 750 800oC и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, после чего производят их смешивание в соотношении, определяемом зависимостью коэффициента диэлектрической проницаемости ТКЕ -(15X)•10-6 1/oC, где X массовая доля CaTiO3.
Другой особенностью способа является то, что гидроборат цинка получают из оксида или карбоната цинка и борной кислоты, производя синтез варкой оксида или карбоната цинка в воде при 80 100oC с последующей сушкой при 100 - 150oC до достижения сыпучего материала, при этом для варки используют композицию следующего состава, мас.
ZnCO3 27 23
H3BO3 24 32
вода остальное
или
ZnO 21 27
H3BO3 29 34
вода остальное
В данном случае повышение диэлектрической проницаемости и технологичности материала достигается в результате того, что получаемый при однократном высокотемпературном синтезе основной спек BaNd2•(1-X)Bi2X•Ti4O12 обеспечивает сужение интервала разброса электропараметров в результате более полного протекания твердофазных реакций при синтезе в присутствии добавки оксида марганца, возможность регулировки ТКЕ при оформлении полуфабрикатов или порошка материала для конкретного применения. При этом MnO ускоряет синтез основной фазы и CaTiO3, обеспечивающего возможность регулировки ТКЕ.
Возможность осуществления изобретения подтверждается нижеприведенными сведениями, относящимися к оптимальным составам материала, технологическому выполнению способа его получения и к результатам экспериментальной проверки.
Предлагаемый способ получения керамического материала осуществляется следующим образом.
Предварительно из взятых в требуемых количествах TiO2, Bi2O3, Nd2O3, B2O3, MnCO3 и BaCO3 получают шихту спека BaNd2(1-X)Bi2XTi4O12, которую прокаливают при 1280 1350oC в течение 4 6 часов. Затем полученный спек измельчают и смешивают с гидроборатом цинка, который готовят варкой в среде воды при 80 100oC из борной кислоты и карбоната или оксида цинка, при этом требуемое количество CaTiO3 также смешивают с гидроборатом цинка. Полученные смеси прокаливают при 750 800oC и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, после чего смешивают и получают формовочные полуфабрикаты или готовые порошки материала с заданным ТКЕ, где величину добавки CaTiO3 с боратом цинка определяют по формуле ТКЕ -(15X), где X массовая доля CaTiO3. Полученные из материала образцы или заготовки конденсаторов обжигают при 1080 1140oC, а в качестве электродов используют сплав Ag-Pd в соотношении 70 -30% соответственно.
Конкретными примерами материала, иллюстрирующего изобретение, являются следующие оптимальные его составы, мас. (табл. 1).
Свойства материала и конденсаторов из него подтверждаются результатами испытаний, данные о которых приведены в табл. 2.
Как следует из табл. 2, предложенный материал и способ его получения в сравнении с прототипом позволяют повысить диэлектрическую проницаемость на 15 25% улучшить технологичность и снизить трудоемкость и технологические потери, а также обеспечить регулировку ТКЕ в заданных пределах непосредственно при приготовлении формовочных полуфабрикатов или порошка материала.
Оптимальность состава подтверждается тем, что при введении CaTiO3 более максимального количества 9,7 мас. (выход за состав 1) ухудшается спекаемость, а при минимальном количестве 0,5 мас. (выход за состав 3) снижается ε и ухудшаются ТКЕ. Увеличение более 0,3 мас. (выход за состав 3) ухудшает электропараметры, а отклонение от оптимальных режимов приготовления бората цинка приводит к ухудшению гомогенности и свойств материала.
Применение материала и способа его получения в керамическом конденсаторостроении позволяет снизить себестоимость конденсаторов, повысить удельную емкость и управлять ТКЕ, что подтверждает достижение технического результата и возможность осуществления изобретения.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ШИХТА КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ТЕРМОКОМПЕНСИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ИЗ НЕЕ | 1992 |
|
RU2079916C1 |
КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 1991 |
|
RU2023706C1 |
Керамический материал для высокочастотных конденсаторов и способ изготовления высокочастотных конденсаторов | 1990 |
|
SU1752197A3 |
Шихта для изготовления высокочастотных термокомпенсирующих конденсаторов | 1991 |
|
SU1825353A3 |
ШИХТА СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА | 1992 |
|
RU2047584C1 |
Сегнетоэлектрический материал | 2022 |
|
RU2786939C1 |
ШЛИКЕР ДЛЯ ЛИТЬЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 1992 |
|
RU2049758C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ | 1991 |
|
RU2012085C1 |
Токопроводящая паста | 1991 |
|
SU1820947A3 |
ОХЛАЖДАЮЩАЯ МАШИНА ДЛЯ ИРИСНОЙ МАССЫ | 1992 |
|
RU2025080C1 |
Использование: данное изобретение может быть использовано в керамическом конденсаторостроении. Сущность изобретения: материал содержит CaTiO3, BaO, Nd2O3, Bi2O3, ZnO, MnO и B2O3, TiO2, а способ его получения включает получение спеков приготовления шихты, причем спеки BaNd2(1-x)Bi2xTi4O12 и CaTiO3 приготавливают раздельно и предварительно смешивают с гидроборатом цинка, с последующим прокаливанием при 750 - 800oC, после этого их смешивают в заданном соотношении для получения требуемого ТКЕ, которое определено количеством добавки спека CaTiO3 из зависимости ТКЕ-(15•X)•10-6 1/oC, где x - мас. доля спека CaTiO3. Это позволяет снизить себестоимость конденсаторов в 1,5 раза и повысить удельную емкость на 15 - 25%. Изобретение позволяет повысить технологичность и возможность регулировки ТКЕ. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
TiO2 32,8 36,0
BaO 15,9 17,4
Bi2O3 14,1 15,5
Nd2O3 23,1 25,3
ZnO 2,3 2,7
B2O3 2,0 2,3
MnO 0,1 0,3
CaTiO3 0,5 9,7
2. Способ получения керамического материала преимущественно для высокочастотных конденсаторов, при котором получают измельченный керамический спек, включающий TiO2, Nd2O3 и BaO, смешивают его с компонентом на основе бората цинка, получая шихту, отличающийся тем, что используют спек, дополнительно содержащий BaCO3 и MnCО3, производят его синтез при 1280 1320oС в течение 4 6 ч, в качестве указанного компонента используют гидроборат цинка, полученную шихту прокаливают при 750 800oС и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, дополнительно используют второй спек CaTiO3, смешивают его с гидроборатом цинка и полученную шихту прокаливают при 750 800oС и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, после чего производят их смешивание в соотношении, определяемом зависимостью коэффициента диэлектрической проницаемости 15Х • 106, oС-1, где Х - массовая доля CaTiO3.
ZnCO3 27 33
H3BO3 24 32
Вода Остальное
или
ZnO 21 27
H3BO3 29 34
Вода Остальное
Патент США N 3811987, кл | |||
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
Керамический материал | 1981 |
|
SU1021676A1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Авторы
Даты
1997-05-20—Публикация
1991-07-02—Подача