Высокоогнеупорный керамический материал Советский патент 1975 года по МПК C04B35/01 

1

Изобретение относится к высокотемпературным электроизоляционным материалам на основе окислов лантаноидов, применяемым в радиоэлектронике, энергетике, металлургии и др.областях техники.

Известны электроизоляционные материалы на основе окислов лантаноидов, в которые вводятся добавки окислов циркония либо гафния в количестве от 1 до 5 мол. %.

Недостатком этих материалов является сравнительно невысокое удельное сопротивление при повышенных температурах, например, удельное сопротивление прозрачной керамики на основе окиси гадолиния при 1000°С в воздухе - около 2,7-10 ом-см.

Цель изобретения - увеличение удельного сопротивления электроизоляционного материала на основе окислов лантаноидов. Достигается это тем, что в качестве основы материал содерл ит окись гадолиния при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Окись гадолиния99,80-99,98

Окислы четырехвалентных элементов, образуюш,ие с окисью гадолиния твердые растворы заменгения. 0,02-0,2

Удельное сопротивиление материала такого состава выш.е .удельного сопротивления нелегированной окиси гадолиния при температуре 1000°С в 30-40 раз, при температуре 1550°С -в8-Юраз.

Причина повышения удельного сопротивления при легировании окиси гадолиния указанными добавками заключается в том, что высокочистая окись гадолиния имеет примесную дырочную проводимость, причем акцепторными примесными центрами являются атомы кислорода, избыточные относительно стехиометрического состава окиси гадолиния. Введение донорной примеси, роль которой играют катионы четырехвалентных элементов, образующих с окисью гадолиния твердые растворы замещения, приводит к компенсации дырочной проводимости и увеличению удельного сопротивления окиси гадолиния. Оптимальная концентрация вводимой донорной примеси определяется концентрацией нестехиометрических дефектов в чистой окиси гадолиния.

Описываемый электроизоляционный материал готовят по обычной керамической технологии.

Пример. Получают тонкую смесь активных порошков окиси гадолиния и двуокиси

циркония, для чего в подогретой азотной кислоте растворяют 99,98 мол. % окиси гадолиния и 0,02 мол. % азотнокислого циркония, а затем выпаривают раствор при постоянном перемешивании и прокаливают осадок при

900°С в течение 1 ч. Из полученной смеси порошков, увлажненной 5%-ным раствором поливинилового спирта, полусухим прессованием формуют заготовки, которые затем отжигают при 1300°С в воздухе и спекают в вакууме, водороде или инертном газе при температуре 1900-2100°С. После спекания требуется окислительный отжиг изделий в воздухе при температуре 1300°С 2-3 час.

Истинная пористость спеченных изделий составляет 0,2-3%, открытая пористость - нулевая. Удельное сопротивление полученного таким способом материала в воздухе при 1000°С составляет 2,2Ю ом-см, а при 1500°С 4,6-10 ом-см, в то время как удельное сопротивление окиси гадолиния при тех

же температурах 8-10 и 6-10 ом-см соответственно.

Предмет изобретения

Высокоогнеупорный керамический м,ат.ериал на основе окисла лантаноида и до.бав-ки- окделов четырехвалентных элементов, о.тл,И;Ч.аювд и и с я тем, что, с целью повыц:ен« ь: удель.ного сопротивления, он содержит в качестве окисла лантаноида окись гадолиния- при следуюпдем соотношении указанных компонентов, вес. %:

Окись гадолиния99,80-99,98

Окислы четырехвалентных элементов, образуюшие с окисью гадолиния твердые растворы замешения0,02-0,2