Изобретение относится к способам получения оксидтитановых керамических материалов с регулируемыми электрофизическими свойствами и может быть использовано при производстве как конденсаторов с регулируемой емкостью, так и ионисторов.
При получении керамики на основе оксидов титана обычно используются чистые реагенты: диоксид титана или титаноорганические соединения.
Для изготовления рутиловой керамики используют TiO2, полученную многоступенчатой физико-химической очисткой природного минерального сырья [1, 2]
Недостатками указанных способов являются большой расход дорогостоящих высокочистых реагентов, значительные затраты на утилизацию отходов.
Прототипом выбран способ получения рутиловой керамики по традиционной керамической технологии: помол смешение чистых компонентов, формование, обжиг в вакууме при Т 1500oC, позволяющий получить керамику с диэлектрической проницаемостью 70-100 ед. [3]
Недостатком этого способа является использование высокочистых дорогостоящих реагентов и невысокие значения диэлектрической проницаемости, изменяющиеся в узком диапазоне.
Задачей настоящего изобретения является разработка более дешевого способа получения оксидтитановой керамики с регулируемыми в широком диапазоне значениями диэлектрической проницаемости на основе необогащенного лейкоксенового сырья. В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.
Существенными признаками изобретения являются: измельчение природного лейкоксенового концентрата следующего химического состава, мас. TiO2 48,0-53,0, SiO2 38,0-41,7, Al2O3 2,4-5,5, Nb2O5 0,1, V2O5 0,1, Fe2O3 - 2,5-2,8, MgO 0,5-0,6, CaO 0,3-0,4, MnO 0,04-0,05, P2O5 0,15-0,20, Cr2O3 0,01-0,02, ZrO2 0,25-0,30, смешивание его с углеродами в количестве от 4 до 10 мас. формирование заготовок и обжиг их в вакууме при температуре 1500oC, что обеспечивает стабилизацию аносовитовой фазы.
Способ осуществляют следующим образом.
Реакционную массу готовят путем смешивания лейкоксенового концентрата, помолотого до размеров зерна менее 0,063 мм, и определенных количеств углерода. В качестве связки используют 5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. Из полученной шихты прессуют с усилием 50 МПа таблетки размером 30 мм, толщиной 15 мм. После сушки образцов на воздухе производят обжиг таблеток в вакууме (при давлении 10-3-10-2 Па).
В процессе обжига лейкоксенового концентрата с углеродом при температуре 1250oC начинается химическая реакция, которую схематично можно записать в следующем виде:
где (Ti, Al)2O3•(Ti, Nb, V)O2 твердый раствор, имеющий кристаллическую решетку типа псевдобрукита (d/n, 4,89, 3,50, 2,73, 1,875) кристаллический аналог минерала аносовита;
SiO монооксид кремния, переходящий в газообразное состояние при температуре выше 1000oC.
Углерод расходуется на восстановление диоксида титана до аносовита, образующего устойчивый твердый раствор с примесными добавками, и диоксида кремния до летучего при температуре синтеза SiO.
Таким образом, полученные после обжига образцы представляют собой стеклокерамику черного цвета, содержащую аносовит и остаточный кристобалит. Содержание аносовита пропорционально количеству введенного в шихту углерода.
Электрофизические измерения свойств материала позволили отнести данный материал к полупроводникам п-типа с сильной ионной составляющей проводимости (при 1 МГц ρ 0,1-0,5 Ом м) и в то же время с высокими значениями диэлектрической проницаемости, которая зависит от содержания аносовитовой фазы в керамике (см. таблицу).
Пример 1. Получены образцы оксидтитановой керамики из шихты, содержащей углерод в количестве, мас. 1,5, 4,0, 10,0, 14,3 (сверх 100%). В первом образце аносовитовой фазы не обнаружено и диэлектрическая проницаемость керамики составляет около 100 ед. В четвертом образце весь титан восстановлен углеродом до TiO, что привело к увеличению проводимости и снижению диэлектрической проницаемости материала e << 70 ед.
Пример 2/ Получена оксидтитановая керамика модельного состава из шихты, сформированной без добавок оксидов алюминия, ниобия и ванадия: TiO2-SiO2-G (содержание углерода в шихте варьировалось от 4 до 10 мас. сверх 100%). В продуктах содержание аносовитовой фазы не превышало 20 об. при значениях e <10 ед.
Таким образом, удешевление способа получения оксидтитановой керамики происходит за счет того, что в качестве исходного сырья для формирования шихты используется необогащенный лейкоксеновый концентрат, содержащий примеси оксидных добавок (кварца и других), ухудшающие электрофизические свойства оксидтитановой керамики при традиционном способе получения.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 1993 |
|
RU2075529C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 1994 |
|
RU2086690C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ | 1996 |
|
RU2100315C1 |
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УДАРОВЯЗКОЙ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ | 1995 |
|
RU2096383C1 |
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОЙ ГЛИНОЗЕМИСТОЙ КЕРАМИКИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕЕ | 2000 |
|
RU2168483C1 |
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ БОКСИТОВ | 1997 |
|
RU2136378C1 |
СПОСОБ ПОИСКА ОКСИДНО-СУЛЬФИДНОГО МЕДНО-ПЛАТИНО-НИКЕЛЕВОГО БОЛЬШОПАТОВСКОГО ПРИПОЛЯРНО-УРАЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ | 1998 |
|
RU2149430C1 |
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОППАНТА И ПРОППАНТ | 2022 |
|
RU2798284C1 |
КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ | 1992 |
|
RU2084423C1 |
КОМПОЗИЦИОННЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ | 1996 |
|
RU2123487C1 |
Изобретение: при производстве конденсаторов с регулируемой емкостью и ионисторов. Сущность изобретения: готовят шихту из природного лейкоксенового концентрата следующего химического состава, мас.%: TiO2 - 48,0-53,0; SiO2 - 38,0-41,7; Al2O3 - 2,4-5,5; Nb2O5 - 0,1; V2O5 - 0,1; Fe2O3 - 2,5-2,8; MgO - 0,5-0,6; CaO - 0,3-0,4; MnO -0,04-0,05; P2O5 - 0,15-0,20; Cr2O3 - 0,01-0,02; ZrO2 - 0,25-0,30, смешивают его с углеродом в количестве от 4 до 10 мас.%, формируют заготовки и обжигают их в вакууме при температуре 1500oC. Характеристика материала: содержание аносовитовой фазы 60-100%, диэлектрическая проницаемость /1 МГц/ 100-3000. 1 табл.
Способ получения оксидтитановой керамики, включающий помол природного титансодержащего сырья и спекание шихты в вакууме при 1500oС, отличающийся тем, что в качестве сырья используют лейкоксеновый концентрат следующего состава, мас.
TiO2 48,0 53,0
SiO2 38,0 41,7
Al2O3 2,4 5,5
Nb2O5 0,1
V2O5 0,1
Fe2O3 2,5 2,8
MgO 0,5 0,6
CaO 0,3 0,4
MnO 0,04 0,05
P2O5 0,15 0,20
Cr2O3 0,01 0,02
ZrO2 0,25 0,30
после помола его смешивают с углеродом в количестве 4 10 мас. (сверх 100%).
ФТОРИДИЫЙ БОРИСТЫЙ ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ СТАЛЕЙ, НАПРИМЕР ВЫСОКОБОРИСТЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ | 0 |
|
SU164777A1 |
Прибор для нагревания перетягиваемых бандажей подвижного состава | 1917 |
|
SU15A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ТИТАНА | 0 |
|
SU235883A1 |
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
Новые материалы в технике/Под ред | |||
Тростянской Е.Б.- М.: Химия, 1964, с | |||
Прибор для измерения угла наклона | 1921 |
|
SU253A1 |
Авторы
Даты
1997-06-27—Публикация
1993-12-20—Подача