КОМПОЗИЦИОННЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2003 года по МПК C04B35/468 

Изобретение относятся композиционным материалам, используемым в радиотехнике и радиоэлектронике, и может быть применено для изготовления деталей широкого спектра назначения, таких как приемные и передающие устройства, зонды для диагностики полупроводящих сред (земля и др.) и др., а также для получения сверхтонких пленок для микроэлектротехники.

Известен композиционный материал, содержащий матрицу из металла, выбранного из группы, содержащей алюминий, магний или их сплавы, и упрочнитель из непрерывных волокон карбида кремния, причем материал может дополнительно содержать титан, хром, марганец, кальций, алюминий, цирконий, иттрий (см. патент СССР 643088, кл.С 22 С 1/09, 1979 г.).

В результате анализа данного материала необходимо отметить, что используемые компоненты относятся к редким металлам, что не позволяет осуществить их производство в больших количествах, а кроме того, диэлектрические характеристики композиционного материала весьма низки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является композиционный керамический материал, содержащий кристаллический порошок титаната бария и цирконата бария (см. Белинская Г.В. и др., Технология электровакуумной и радиотехнической керамики, Москва, Энергия, 1977, с. 11, 20-26).

Недостатками известного решения являются: низкая технологичность производства и, как следствие, высокая стоимость материала; материал не обладает пьезоэффектом и высокой диэлектрической проницаемостью.

Задачей настоящего изобретения является разработка материала с высокой диэлектрической проницаемостью при т. Кюри 20^oС на основе доступных компонентов.

Поставленная задача обеспечивается тем, что композиционный керамический материал, содержащий кристаллический порошок титаната бария и цирконата бария, согласно изобретению дополнительно содержит станнат бария и при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Титанат бария - 90
Цирконат бария - 5
Станнат бария - 5
Предлагаемый композиционный керамический материал обладает эффектом резонанса под воздействием электромагнитного излучения в диапазоне частот от 20 МГц до 37 ГГц и может излучать электромагнитные сигналы в диапазоне частот от 20 МГц до 37 ГГц.

В результате проведенных экспериментов установлено, что материал с заданными характеристиками получается только при содержании его компонентов в указанных пределах.

В случае, если содержание какого-либо из компонентов выходит за указанные пределы, то необходимые характеристики не будут достигнуты, т.е. технический результат в изобретении не будет получен.

Это позволяет сделать вывод о том, что указанные параметры содержания компонентов относятся к существенным признакам данного изобретения.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному материалу, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна".

Считаем, что сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Лучший пример способа получения композиционного керамического материала и изготовления из него деталей типа "пластина".

Для осуществления процесса изготовления материала берут исходные компоненты в следующем соотношении их массовых процентов: кристаллический порошок титаната бария - 90, цирконата бария - 5, станната бария - 5.

Компоненты станнат бария, цирконат бария добавляют в титанат бария и все оксиды измельчают и перемешивают, например, на вибромельнице МВО - 200 в течении 40 - 50 минут. Масса смеси - 100 кг.

Полученную в результате смесь обжигают в газовой печи в капселях по 2,5 кг смеси в капсели. Обжиг ведут при температуре 1300^oС в течение двух часов.

В результате обжига получают спек с равномерным расположением в нем частиц исходных компонентов.

Далее осуществляют измельчение (дробление и помол) спека. Дробление осуществляют в щековой дробилке, а помол - на вибромельнице МВО - 200 в течение 30 - 60 минут до получения удельной поверхности частиц 4000 - 5600 см²/г. В результате помола получают частицы материала, содержащие все исходные компоненты.

По окончании помола спека осуществляют просев материала и его отмагничивание. Просев осуществляют на линии просева, а отмагничивание - на электромагнитном сепараторе.

В результате проведенных технологических операций получают исходный керамический материал.

Далее полученный материал смешивают с пластификатором. В качестве пластификатора может быть использован 5% раствор метилцеллюлозы в воде.

После соединения керамического материала и пластификатора данные компоненты перемешивают до равномерности композиции. Полученную в результате соединения материала и пластификатора смесь пропускают через сито (сито 0,63).

Далее осуществляют формование заготовок материала прессованием смеси на гидравлическом прессе (например, ДБ - 2436).

После формования материала осуществляют сушку отформованных заготовок. Сушку проводят на воздухе в течение 24 часов при температуре 20 С.

Осуществляют в случае необходимости предварительную механическую обработку отформованного материала.

Далее проводят обжиг отформованного материала. Для проведения обжига заготовки укладывают на подложки из циркония с двух сторон. В качестве засыпки используют диоксид циркония. Обжиг ведут в газовой печи в течение 24 часов при температуре 1420^oС.

После проведения обжига осуществляют зачистку заготовок материала и, если это необходимо, механическую обработку. В результате получают заготовки из материала с пьезоэффектом и диэлектрической проницаемостью 2300 ε.

Изобретение относится к керамическим материалам, используемым в радиотехнике и радиоэлектронике, и может быть применено для изготовления приемных и передающих устройств, зондов для диагностики полупроводящих сред, а также для получения сверхтонких пленок для микроэлектротехники. Керамический материал, содержит 90 мас.% кристаллического порошка титаната бария, 5 мас.% станната бария и 5 мас.% цирконата бария. Предлагаемый материал выполнен на основе доступных компонентов и обладает пьезоэффектом и диэлектрической проницаемостью 2300 ε.

Композиционный керамический материал, содержащий кристаллический порошок титаната бария и цирконат бария, отличающийся тем, что он дополнительно содержит станнат бария при следующем соотношении всех компонентов, мас.%:
Титанат бария - 90
Цирконат бария - 5
Станнат бария - 5в