Керамический материал, преимущественно для низкочастотных конденсаторов

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 54 КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО для1. Керамический материал, преимущественно для низкочастотных конденсаторов, включающий титанат бария, Цирконат кальция с добавками оксидов цинка, неодима, ниобия и МНРГВНЦЗ, ОТЛИЧЗЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО ОН ДОПОЛнительио содержит оксид меди и оксид или смесь оксидов из группы Ре 2 Оз, ыиоэ, Со 20 з,оксид олова при следующем соотношении исХОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ, мас. 1(71) Заявитель Витебское ПО Монолит (ВТ)(73) Патентообладатель Витебский завод радиодеталей производственного объединения Монолит (ВЧ)Ре 203, 141203, Со 203 005-0,2 5 пО 2 005-0,2. 2. Способ получения керамического материала, ПРВИМУЩВСТВЕННО ДЛЯ НИЗКОЧНСТОТНЫХ конденсаторов, включающий смешивание ВаТ 1 О 3 Са 2 гО 3 2110, Мс 1203 МЬ 2 О 5 и МпСО 3, формование и обжиг, отличающийся тем, что титанат бария получают прокалкой титанилоксалата бария с соотношением ВаО/Т 1 О 2 0,99-1,0 О 5 при температуре 11001120 С, а цирконат кальция - обжигом шихты,содержащей СаСО 3 и 2 г 02 при температуре 1280-1320 С с последующим измельчением спека до среднего размера частиц 2 мкм.Изобретение относится к области производства радиодеталей, в частности к составам и способам получения керамических материалов, и может быть использовано в керамическом конденсаторостроении, преимущественно для изготовления низкочастотныэр конденсаторов.Наиболее близким техническим решением к изобретению является керамический материал,содержащий титанат бария, Цирконат кальция и добавки оксидов неодима, ниобия и углекислого марганца 1 и способ его получения,включающий приготовление известным образом спеков ВаТЮз, Са 2 гО 3, их предваритель з ВТ 681 С 1 4Состав материала и способ его получения обеспечивают повышение диэлектрической проницаемости до 12000-14000 и удельного объемного сопротивления.Существенным недостатком материала и способа его получения является повышенная температура спекания (130 О-1350 С, сильная рекристаллизации керамики при температуре спекания, приводящая к росту зерен и снижению электропрочности монолитных конденсаторов с толщиной диэлектрика менее 35 мкм.Технический результат снижение температуры спекания до 1150 С и ниже, позволяющей применять в качестве электродов монолитных конденсаторов серебро с палладием в соотношении 70 А 30 Рс 1, снижение степени рекристаллизации керамики при спекании, повышение электропрочности конденсаторов с толщиной диэлектрика 15-35 мкм,повышение стабильности диэлектрической проницаемости в области комнатных темпеШТУР Сущность изобретения заключается в том,что в заявляемом керамическом материале,преимущественно для низкочастотных конденсаторов, включающем титанат бария, цирконат кальция, добавки оксидов цинка, неодима,ниобия и марганца, вышеуказанный технический результат достигается тем, что он дополнительно содержит оксид меди, оксид или смесь оксидов из группы Ре 2 О 3, М 12 О 3, Со 2 О 3 и оксид олова при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ВаТйОз 87590,4 СаЪ-Оэ 7,7-8,4 2 пО О,8-15 МбЮз 0,4-0,8 ЫЬ 2 О 5 0,3-0,6 МпОз или МПСОЗ 0,1-0,3 СиО 0,2-О 5 РВ 203 Ы 1203, Со 2 О 3 О,050,2 5 пО 2 О,050,2.В заявляемом способе получения керамического материала, преимущественно для низкочастотных конденсаторов, включающем смешивание ВаТЮз, СаЪг-Оз, 2 пО, Ыо 2 Оз,МЬ 2 О 5, Мп 02(МпСо 3) СиО, оксид или смесь оксидов из группы В 2 О 3, Ы 12 О 3, Со 2 О 3 и 5 п 02, формирование и обжиг, вышеуказанный технический результат достигается тем, что титанат бария получают прокалкой титанилоксалата с соотношением ВаО/Т 1 О 2 0,99-1,005 при температуре 1100-1120 С а Цирконат кальция обжигом шихты, содержащей СаСоз и 2 г 02 при температуре 1280-1320 С с последующим измельчением спека до среднего размера частиц -2 мкм.Дополнительное введение добавки СиО, оксидов из группы РСШОЗ, ЫпОз, Со 2 О 3 и 5 пО 2 обеспечивает снижение температуры спекания до глас-1150 С с сохранением низкой проводимости и высокой величины диэлектрической проницаемости. Получение материала путем смешивания высокоактивного ВаТЮз изготовленного низкотемпературной прокалкой титанилоксалата бария с заданным соотношением ВаО/ Т 1 О 2 0,991005 и низкоактивного Са 2 гО 3 с фиксированным средним размером зерна 2 мкм позволяет ограничить рост зерен при спекании и создать градиент концентрации в них основных и дополнительных элементов и,в результате, повысить электропрочносгь и стабильность диэлектрической проницаемости в интервале рабочих температур.Выбранный интервал температуры прокалки объясняется тем, что при температуре прокалки титаиилоксалата бария ниже 1100 С ухудшаются свойства конечного материала за счет роста свободного ВаО в ВаТ 1 О 3 и повышения его химической активности к компонентам связки. При температуре прокалки выше 1120 С частично спекается ВаТЮ 3, отмечается рост размера частиц и ухудшение спекаемости при низких температурах готового материала.Количество свободного ВаО зависит не только от температуры прокалки, но и от соотношения ВаО/ТЮ 2. Оптимальное соотношение ВаО/Т 1 О 2 0,991,005 позволяет получать содержание свободного ВаО и более 1,5 при температуре прокалки 1100-1120 С. При этом повышении соотношения ВаО/ТЮ более 1,005 приводит к росту свободного ВаО и ухудшению конечных свойств материала. При соотношении ВаО/ТЮ менее 039 образуются полититанаты, повышающие температуру спекания готового материала.Оптимальный интервал температуры обжигашихты Са 2 гО 2 1280-132 ОС доказывается слеДУЮЩНМИ примерами- при уменьшении температуры ниже 1280 С растет содержание свободного СаО выше 2,5 и нерастворимого остатка в НС 11,5, что отрицательно сказывается на литьевых свойствах шликера (появляются дефекты в виде пор в керамической пленке)- при повышении температуры более 1320 ССа 2 г 03 спекается, что затрудняет его измель- .чение до среднего размера частиц г-2 мкм. Заявляемый материал и способ его получения осуществляют следующим образом. Предварительно известным образом получают титанилоксалат бария с соотношением ВаО/ТЮ 0,99-1,005, который прокаливают при 1100-1120 С и протирают через сито 19912. Цирконат кальция получают из шихты, содержашей СаСо 3, 2102 смешанной в воде до гомогенного состояния, последующей прокалкойпри 1280-1320 С. Полученный спек дробят и Свойства материала и конденсаторов на ею измельчают до среднею размера частиц 2 мкм. основе подтверждаются результатами испытаИз полученных спеков приготавливают кера- ний, данные о которых приведены в табл. 2. мический материал смешиванием и иамельче- Как следует из табл. 2, предлагаемый матением совместносдобавками остальных оксидов 5 риал и способ его получения в сравнении с до достижения удельной поверхности порошка прототипом позволяют снизить температуру материала не менее 10000 смг/ г. обжига на 180-200 С повысить электропрочИз полученного материала формируют лю ность тонкопленочных монолитных конденсабым из известных способов заготовки конден- торов в 2-2,5 раза, улучшить температурную саторов с электродами из сплава 70 А - 10 стабильность в рабочем интервале температур 30 Ре, которые обжигают при температуре н снизить себестоимость изготовления конден 1100-1150 С. саторов в 2,2 раза и расход электроэнергии Конкретными примерами заявляемого мате- при обжиге в 1,6 раза. риала являются его оптимальные составы, приведенные в табл. 1. 15 Таблица 1.Исследуемые Ре 2 Оз, МпО 2 составы ВаТЮз СаЪгОз ЪпО 1 Чс 120 з ЫЬ 2 О 5 Сц 0 Ы 12 Оз 5 пО 2 (МЦСОЗ) материала Со 2 О 3 90,4 7,7 0,8 0,4 0,3 0,2 0,05 87,5 8,4 1,5 0,8 0,6 0,5 0,2Примечаъше Ре 1 Оз 141203, СозОз эквивалентны по действию, и может применяться любой из них.Таблица 2. Маш Исслед емые составы мате иала п/п Исследуемые параметры заявляемый известный состав 1 состав 2 а.с. 810643 2 3 4 5 1. Диэлектрическая проницаемость 12000-13000 12000-14000 12000-15000 2. Удельное объемное сопротивление, 20 С ом.см 210111 2 10 2 10 3. Тангенс угла диэлектрических по- терь, 101 51,0 51,0 - 51,0 4. Температура спекания, С 1120-11160 11101150 12801350 5- Изменение АР 102 в интервале температур 60 20 75-78 72-75 83-88 20 85 09-71 06-70 80-85при толщине диэлектрика 15 мкм, кВ 0,62-1,0 0,68-1,0 0,250,5 7. Стоимость материалов при изю товлении 1000 шт. конденсаторовЗаказ 1028. Тираж 20 экз. Государственное патентное ведомство Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.