СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДТИТАНОВОЙ КЕРАМИКИ Российский патент 1997 года по МПК C04B35/46 

Описание патента на изобретение RU2082693C1

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.

Похожие патенты RU2082693C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 1993
  • Голдин Б.А.
  • Истомин П.В.
  • Рябков Ю.И.
  • Секушин Н.А.
  • Швейкин Г.П.
RU2075529C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 1994
  • Голдин Б.А.
  • Истомин П.В.
  • Рябков Ю.И.
  • Секушин Н.А.
RU2086690C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ 1996
  • Голдин Б.А.
  • Кормщикова З.И.
  • Кузнецов И.Г.
  • Перминов В.П.
  • Рябков Ю.И.
RU2100315C1
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УДАРОВЯЗКОЙ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ 1995
  • Голдин Б.А.
  • Рябков Ю.И.
RU2096383C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОЙ ГЛИНОЗЕМИСТОЙ КЕРАМИКИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕЕ 2000
  • Кормщикова З.И.
  • Голдин Б.А.
  • Рябков Ю.И.
RU2168483C1
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ БОКСИТОВ 1997
  • Голдин Б.А.
  • Грасс В.Э.
  • Рябков Ю.И.
RU2136378C1
СПОСОБ ПОИСКА ОКСИДНО-СУЛЬФИДНОГО МЕДНО-ПЛАТИНО-НИКЕЛЕВОГО БОЛЬШОПАТОВСКОГО ПРИПОЛЯРНО-УРАЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 1998
  • Голдин Б.А.
  • Котова О.Б.
RU2149430C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОППАНТА И ПРОППАНТ 2022
  • Мигаль Виктор Павлович
  • Новиков Александр Николаевич
  • Новиков Николай Александрович
  • Сакулин Андрей Вячеславович
  • Салагина Галина Николаевна
  • Симановский Борис Абрамович
  • Розанов Олег Михайлович
RU2798284C1
КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ 1992
  • Голдин Б.А.
  • Дудкин Б.Н.
  • Сердитов Н.А.
RU2084423C1
КОМПОЗИЦИОННЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ 1996
  • Швейкин Г.П.
  • Смирнова В.Г.
RU2123487C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 082 693 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДТИТАНОВОЙ КЕРАМИКИ

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.

Формула изобретения RU 2 082 693 C1

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%).

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2082693C1

ФТОРИДИЫЙ БОРИСТЫЙ ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ СТАЛЕЙ, НАПРИМЕР ВЫСОКОБОРИСТЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ 0
  • Б. И. Медовар, Л. В. Чекотило, Ю. В. Латаш, Б. И. Максимович
  • А. И. Шевченко
SU164777A1
Прибор для нагревания перетягиваемых бандажей подвижного состава 1917
  • Колоницкий Е.А.
SU15A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ТИТАНА 0
  • М. Л. Бородина, С. Б. Шайкевич, И. М. Федотова, А. В. Г. Гомозова, К. Г. Болженко, М. А. Гене В. Н. Мишаков
SU235883A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Новые материалы в технике/Под ред
Тростянской Е.Б.- М.: Химия, 1964, с
Прибор для измерения угла наклона 1921
  • Бризон Г.Д.
SU253A1

RU 2 082 693 C1

Авторы

Голдин Б.А.

Истомин П.В.

Рябков Ю.И.

Секушин Н.А.

Швейкин Г.П.

Даты

1997-06-27Публикация

1993-12-20Подача