Способ получения порошкообразных пирониобатов кальция и стронция Советский патент 1985 года по МПК C01G33/00 

00

QO получения порошкообразных пирониобатов кальция и стронция (, SrzNbjO), обладающих сегнето и пьезоэлектрическими свойствами, и может -быть использовано при получении сегнетоэлектрических керамических материалов с температурами Кюри вьпае 1350°С, а также материалов для стеклокерамических конденсаторов Цель изобретения - упрощение процесса за счет снижения температуры, сокращения продоллштельности и умень шения числа операций. Сущность предлагаемого способа рической смеси оксида ниобия (Y) и карбоната кальция или стронция добав ляют 1,7-2,9 мас,% хлорида натрия и 2,9-6,6 мас,% сульфата натрия, перемешивают компоненты и смеси обжиг ают. Достаточно провести вьздержку при 850-900°С в течение 1-2 ч. Затем обожженную смесь отмывают водой от хлорида и сульфата натрия и высушива ют. При этом выход продукта составля ет 99-100%, Рентгенограммы порошков пирониоба тов кальция и стронция отвечают чистым соединениям без примесей ортои метаниобатов, а также исходных реагентов, что наряду с результатами химического анализа подтверждает высокую чистоту продуктов. Использование солевого расплава хлоридов натрия и калия, а также дру гих солей не приводит к получению чистых пирониобатов из-за сложных реакций обмена между солями и оксидом ниобия, Положительньй эффект достигнут только при использовании смеси хлорида и сульфата натрия, при чем максимальный выход получен при использовании смеси, состоящей из 1,7-2,9 мас,% хлорида натрия и 2,96,6 мас.% сульфата натрия. : Пример 1,К1г стехиометрической смеси карбоната кальция и окСида ниобия добавляют смесь хлорида натрия и безводного сульфата натрия, взятых в массовом соотношении 1:2,26 соответственно. Количество солевой добавки варьировали от .Oj0500 до 3,5000 г. Смеси перетирали в агатовой ступке, прокаливали гфи 750, 850 и 900С в течение 0,175 ч, а-затем обрабатьшали 0,5%-ным jjacTBOpOM соляной кислоты и фильтррфировали, а фильтрат анализировали на количество отмытого кальция. Процесс образования пирониобата кальция протекает с выходом более 99% при добавлении к стехиометрической смеси реагентов 1,7-2,9 мас.% хлорида натрия и 2,9-6,6 мас,% безводного сульфата натрия и проведений термической обработки при 850-900°С в течение 1-2 ч. Указанные соотношения компонентов, температура и продолжительность процесса являются оптимальными. При температуре ниже 850°С снижается выход целевого продукта, а при температуре выше 900°С интенсивно испаряется хлорид натрия. При увеличении или уменьшении содержания в смеси хлорида и/или сульфата натрия выход продукта заметно снижается, Проводить процесс дольше 2 ч при 850900°С не целесообразно, так как степень образования пирониобата кальция достигает максимального значения за 1 ч и затем с увеличением продолжительности процесса не изменяется. Смесь 4,2957 г карбоната кальция и 5,7043 г оксида ниобия (Y), 0-, 23 г хлорида, натрия и 0,52 г безводного сульфата натрия насыпают в тигель и прокаливают 1,5 ч при 850°С, Затем переносят продукт в стакан с водой и промывают осадок на фильтре до отрицательной реакции фильтрата на ионы хлора и сульфата, Масса осадка составила 8,1110 г, что соответствует 100%-ному выходу продукта. Спеканием при 1350°С полученного порошка пирониобата кальция изготовлена керамика, которая при 20°С характеризуется tg 5 (2-8)- 10 и 6/6о 32, Керамика того же соста полученная твердофазным способом, характеризуется tgB 5-10 и .Е - 35, Из приведенных данных следует, что по своим диэлектрическим свойствам керамика целевого проЯУ полученного по предлагаемому способу, не уступает синтезированному по твердофазным реакциям, .Пример 2, Синтез пирониобата стронция. Смесь 5,2624 г карбоната стронция и 4,7376 г оксида ниобия, 0,25 г хлорида натрия и 0,50 г безводного сульфата натрия прокаливают при 850°С

1,5 ч.. Затем отмывают, на фильтре от хлорида и сульфата натрия водой и высушивают. Масса продукта 8-,3639 г . соответствует 99,2%-ному выходу. При проведении процесса при 900°С выход продукта составил 99,5%.

В процессе синтеза пирониобатов по предлагаемому способу смеси брикетируются, поэтому отпадает необходимость в предварительном их прессовании перед термической обработкой. При отмывке хлорида и сульфата натрия водой все брикеты легко распадаются, вследствие чего для получения порошка отпадает необходимость в помоле продукта спекания. При отмывке пирониобатов можно применять методы декантации, так как осаждение частиц продукта происходит достаточно быстро.

Порошки пирониобатов кальция и строция, синтезированных по предлагаемому способу, имеют размер частиц менее 1 мкм, что особенно важно для получения высококачественной керамики с минимальной пористостью и дефектностью. Частицы легко отделяются от друга и в порошке практически отсутствуют агломераты, благодаря чему порошки могут найти применение при изготовлении ко шозитов.

Технико-экономический эффект способа состоит в снижении температуры процесса до 850-900С вместо 1400°С в известном способе, сокращении продолжительности синтеза до 1-2 ч а также сокращении числа стадий процесса за счет исключения операций 1прессования смесейи второго помола.

.1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ПИРОНИОБАТОВ КАЛЬЦИЯ И СТРОНЦИЯ твердофазным взаимодействием стехиометрических количеств оксида ниобия и карбоната кальция или стронция, отличающийс я тем, что, с цепью упрощения процесса за счет снижения температуры, сокращения продолжительности .и уменьшения числа операций, термообработку ведут в присутствии добавки смеси хлорида натрия и сульфата натрия. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью по вьшения выхода целевых продуктов, (Л добавляют 1,7 - 2,9 мас.% хлорида натрия и 2,6 - 6,6 мас.% сульфата натрия.