Способ получения керамическогоМАТЕРиАлА СиСТЕМы - Советский патент 1981 года по МПК C04B35/465 C04B35/00 C01G23/00 

1

Изобретение относится к технологи производства керамических материало в частности материалов системы CaS i Oj-TiOg-f которые могут быть применены в конденсаторной высокочастотной технике.

Известен способ получения материалов системы CaSiO -TiC, по которому первоначально из углекислого кальция и двуокиси кремния при 1200с синтезируют силикат кальция, а затем из него готовят смеси сдвуокисью титана СИ.

Этот способ отличается многостадийностью, включает многочисленные помолы как исходных веществ, так и продуктов реакции и не всегда позволяет получать однородные материалы,, что. отрицательно сказывается на их электрофизических свойствах.

Изестен также способ получения кераглического материала системы С а S i Од-Т i Og путем помола и смешения мелкодисперсной двуокиси кремния, гидроокиси титана и кальцийсодержащего компонента в виде .гидрата оки:си кальция или известкового молока в воде в присутствии щелочных доба вок, представляющих .собой фториды, бораты, карбонаты, хлориды или гидроокиси натрия или ксшия, проводимого при 20-90°С в течение 2-24 ч с последуклцей гидротермальной обработкой смеси в автоклавах при 225325 С и давлении 14-31 атм в течение 24-98 ч.

По данному способу исходную смесь соединений готовят в соотношении

окислов SiO,:СаО:Т 0„ 1:(1-1,21):(11,07) 21.

Недостатком данного способа является его сложность вследствие, .необходимости применения повышенного давления, использования щелочных

добавок и длительной отмывки целевого продукта от щелочных ионов натрия и калия.

Кроме того, известный процесс достаточно длителен, идет в течение

26-122 ч. Продукт имеет плохие диэлектрические свойства вследствие высокого тангенса угла диэлектрических потерь (tgS) порядка 2050ilO , что делает практически невозможным его использование для конденсаторной техники. .

Цель изобретения - упрощение процесса получения керамического материала системы CaSiOj-TiO и улуч/шение его диэлектрических свойств.

ПоставленнсШ цель достигается описываемым способом получения керамического материала системы CaSiO -TiO путем смешивания мелкодисперсной двуокиси кремния, гидроокиси титана и кальцийсодержаадего компонента - карбоната кальция в присутствии щелочного агента таким образом,.что в воде предварительно диспергируют двуокись кремния, после чего в образовавшуюся суспензию вводят азотную кислоту и гидроокись титана, а затем к полученной смеси добавляют карбонат кальция и щелочной агент - аммиачно-карбонатный раствор при молярном соотношении копонентов смеси CaCOa-SiOj.TiO HNO, (NH4)gC03(0,9-l,Ol)5 (0,981,02): (0,50-6,00) ;(К5-2,оо): (5,оо6,00); (2,00-3,09) с последукнцей термообработкой полученного твердого продукта при 1100-1200 С.

Изобретение пoзвOJIяeт упростить способ получения керамического материала систег ы CaSiO -TiO вследствие отсутствия необходимости применения в процессе высокого давления, поскольку реакционную смесь готовят при нормальных условиях, и длительной промывки целевого продукта от щелочных металлов, а также значительного сокращения длительности процесса.

Керамический материал, полученный по данному изобретению, пригоден для использования в конденсаторной технике, так как он характеризуется тангенсом угла диэлектрических потерь не более требуемой нормы для указанного типа материалов ( 6 Ю и характ,еризуется при этом следующими диэлектрическими показателями: диэлктрическая проницаемость ,25-85 и величина ТК f-400-(+1600-10)J .

Необходимость предлагаемых условий проведения процесса обосновывается следукидйм.

Соотношение СаСОзSiOg 1:1 ®обходимо для получения нухсных свойств конечного продукта. Отклонения допусти1Ф1 только в узких, пределах (о,98-102), так как избытки СаО и SiOg ухудшают спекаемость и свойства материала.

Широкие пределы отношений СаСО и TiO захватывают области, где мож но получить слекагащиеся материалы с различными и ТК.

Выбранное количество HNO позволяет перевести гидратированные TiO и Si02 в активное состояние без их переведения в коллоиды. Требуемое количество NH/,0И и (NH) «СО обеспечивает нейтрализацию HNOj и соответствующее осаждение карбоната кальция. Большие количества осгщитеяей, вызывают нежелательную пептизацию и появление в растворе титана за счет образования карбонатного комплекса.

Пример . В реактор объемом 10 л, снабженный быстроходной мешалкой, заливают 6 л воды, включают мешалку и устанавлившзт скорость ее вращения не менее 2500-3000 об/мин, после чего всыпают двуокись кремния в виде аэросила в количестве 310,33 г (5,17 моль) и для обеспечения хорошего смачивания и получения однородной взвеси перемшоивание продолжают 1-1,5 ч. После этого добавляют к смеси 1 л 250 мп концентррованной азотной кислоты (60% или 13 моль/л} и всыпают постепенно 454,3 г высушенной гидроокиси титан в виде проданного продукта (метатитановая кислота) или гидратированно двуокиси титана, содержащей 87,9% TiO. Перемешивание продолжают не менее 1-1,5 ч до образования плохо отстаивающейся суспензии. После этого всыпают карбонат кальция в количестве 510,2 г при 98% содержания основного вещества. После прекращения, выделения СО в суспензию вливают аммиачно-карбонатный раство содержшций 4,1 л концентрированного водного раствора аммиака ( моль/л) и 8,8 л 2,5 молярного раствора карбоната аммония. Суспензию перемешивают еще 1-1,5 ч. Проверяют качественной реакцией полноту осазхдения кальция, которую обеспечивают по мере необходимости добавлением осадителя для его доосаждёния. После этого останавливают мешалку и сливают суспензию на нутчфильтр. Осадок пролывают один раз водойг, сушат при 200 С,размалывают в барабанной фарфоровой мельнице в течение 1-2 ч. Порошок прокаливают при 1100-1200с и после этОго из него спекают керамику.

Технико-экономическое преимущество йзобрет-ения определяется тем что оно позволяет получить конденсаторные материалы в широком диапазоне которые значительно дешевле промышленных материалов на основе твердых растворов, алюмината лантана - титаната кальция и на титанахов бария неодима и самария

Формула изобретения

1. Способ получения кёрамическо-. го материала системы CaSiО,-ТiOg, вкл1бча101дии введение мелкодисперсной двуокиси кремния, гидроокиси титана и кальцийсодержащего компонента в воду в присутствии щелочного агента и термообработку образовавшегося осадка, отличающийся тем, что,с целью упрощения процесса и улучешния диэлектрических свойств целевого продукта, в воду предварительно диспергируют двуокись кремния, после чего в образовавшуюся суспензию вводят азотную кислоту и гидроокись титана, а затем к полученной смеси добавляют карбонат кальция и щелочный агент.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве щвг лочногр агента используют аммиачмокарбонатный раствор.

3.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и .с я тем, что указаннЬне компоненты смеси берут в молярном соотношении СаСО,: SiO-t TIO-; HNOj-. ЧМНд) СО, (0,09-1 ,01) : (0,98г1 .02)-. :(0,5-Ь,0):( 1,5-2.0): (5-6); (2-3).

4. Способ по п. 1, отличаюад и и с я тем, что термообработку с проводят в твердой фазе при 11001200С..

Источники инфсфмации, принятые во внимание при экспертизе

1.- Nat. Teclin. (teport. 1968, 0 14, 9, p. 191-196.

2. Патент США 3695836, кл. 423-331, опублик. 1972,