Шихта сегнетокерамического конденсаторного материала и способ получения сегнетокерамического конденсаторного материала

01 4/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ШИХТА СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРНОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРНОГО МАТЕРИАЛА(73) Патентообладатели Мамчиц Эдуард Иосифович,(21) Номер заявки 960254 Приставко Галина Андреевна, Костомаров(57) 1. Шихта сегнетокерамического конденсаторного материала, включающая титанат бария, титанат свинца,титанат висмута, пентоксид ниобия, оксид кобальта, углекислый марганец, оксид цинка и боросодержащее соединение, отличающаяся тем, что она содержит в качестве боросодержащего соединения борную кислоту и дополнительно, по меньшей мере, один оксид из ряда, включающего оксид неодима, оксид лантана и оксид празеодима при следующем соотношении компонентов, мас. 3 88,0 - 93,6 3 2,05 - 3,15 227 1,45 - 2,25 25 0,95 - 2,0 23 или 34 0,2 - 0,6 3 0,05 - 0,1 0,75 - 1,9 33 0,7 - 1,5,по меньшей мере, один оксид из ряда, включающего 23, 23, 611 0,25 - 0,5. 2. Способ получения сегнетокерамического конденсаторного материала, заключающийся в получении титаната бария путем высокотемпературной прокалки титанилоксалата бария, приготовлении шихты путем смешивания титаната бария, титаната свинца, титаната висмута, пентоксида ниобия, оксида кобальта, углекислого марганца, оксида цинка и боросодержащего соединения, формировании из шихты керамических заготовок и их обжиге,отличающийся тем, что перед смешиванием компонентов шихты полученный титанат бария подвергают термообработке при 1150-1170 С, производят гидротермальную обработку оксида цинка и боросодержащего соединения, в качестве которого используют борную кислоту, путем их перемешивания в водной среде при 80-120 С с последующим обезвоживанием до сыпучего состояния, в смесь дополнительно вводят, по меньшей мере, один оксид из ряда, включающего оксид неодима, оксид лантана и оксид празеодима, а готовую шихту измельчают до удельной поверхности, не менее 8000 см 2/г. 2490 1 Изобретение относится к области производства радиодеталей, в частности к составам и способам получения керамических конденсаторных материалов, и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности при изготовлении низкочастотных конденсаторов. Известна шихта сегнетокерамического конденсаторного материала, содержащая титанат бария, титанат свинца, титанат висмута, пентоксид ниобия и оксиды цинка, бора, марганца и кобальта 1, а также способ получения керамического материала путм одновременного смешивания и измельчения компонентов шихты, формования и обжига керамических заготовок. Исходный состав данной шихты позволяет получать удовлетворительные параметры изделий и спекать керамику на ее основе при 1100-1150 С, что обеспечивает применение для внутренних электродов более дешевых металлизационных паст на основе А-, а способ достаточно прост в осуществлении. В то же время для обеспечения высокого уровня параметров керамики на основе данной шихты необходимо применять наиболее чистый и дорогостоящий титанат бария, получаемый химическим осаждением, что предопределяет повышение стоимости изделий, а способ не обеспечивает высоких технологических свойств материала. Наиболее близкой по компонентному составу к изобретению является шихта сегнетокерамического материала, содержащая титанат бария, титанат свинца, титанат висмута, пентоксид ниобия, углекислый марганец и оксиды цинка, бора и кобальта 2, а также способ получения керамического материала для низкочастотных конденсаторов, включающий приготовление шихты путм смешивания титаната бария, цирконата кальция и остальных ее компонентов, формование из шихты заготовок материала и их обжиг, при этом перед приготовлением шихты предварительно получают титанат бария путем прокалки титанилоксалата бария при 1100-1120 С и цирконат кальция путем обжига при 1280-1320 С смеси, содержащей углекислый кальций и оксид циркония, с последующим измельчением спека до размера частиц 2 мкм 3. Эта шихта позволяет снизить температуру спекания до 1140-1160 С повысить диэлектрическую проницаемость до 2380-2470 и снизить стоимость сегнетокерамического материала на е основе в результате применения более дешевого титаната бария, полученного твердофазовым синтезом, а способ обеспечивает повышение электрической прочности и стабильности диэлектрической проницаемости в области комнатных температур. Существенным недостатком материала на основе данной шихты и способа получения материала является то, что они, в силу своих компонентных и технологических особенностей, не обеспечивают дальнейшего повышения диэлектрической проницаемости, а также отличаются недостаточной температурной стабильностью диэлектрической проницаемости и высокой ее зависимостью от электрического поля и окружающей температуры. Это связано с тем, что в составе шихты находится достаточно гигроскопичный и плохо распределяемый по объему шихты оксид бора (23),предопределяющий неоднородность спеченного материала и наличие областей замкнутой пористости, а приемы способа не обеспечивают высокую однородность распределения компонентов по объему шихты. Предлагаемая шихта и способ получения материала из не позволяют устранить недостатки известных технических решений аналогичного назначения и обеспечивают достижение более высокого технического результата, заключающегося в повышении температурной стабильности диэлектрической проницаемости и снижении ее зависимости от электрического поля и окружающей температуры при одновременном дальнейшем повышении значений диэлектрической проницаемости и снижении температуры спекания материала. Сущность изобретения заключается в том, что в заявляемой шихте сегнетокерамического конденсаторного материала, включающей титанат бария, титанат свинца, титанат висмута, пентоксид ниобия, оксид кобальта, углекислый марганец, оксид цинка и боросодержащее соединение, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что она содержит в качестве боросодержащего соединения борную кислоту и дополнительно, по меньшей мере, один оксид из ряда, включающего оксид неодима, оксид лантана и оксид празеодима, при следующем соотношении компонентов, мас. 3 88,0-93,6 3 2,05-3,15 227 1,45-2,25 25 0,95-2,0 23 или 34 0,2-0,6 3 0,05-0,1 0,75-1,9 33 0,7-1,5 по меньшей мере, один оксид из ряда, включающего 23, 23, 611 0,25-0,5,а в заявляемом способе получения сегнетокерамического конденсаторного материала, заключающимся в получении титаната бария путем высокотемпературной титанилоксалата бария, приготовления шихты путем смешивания титаната бария, титаната свинца, титаната висмута, пентоксида ниобия, оксида кобальта, углекислого 2 2490 1 марганца, оксида цинка и боросодержащего соединения, формировании из шихты керамических заготовок и их обжиге вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что перед смешиванием компонентов шихты полученный титанат бария подвергают термообработке при 1150-1170 С, производят гидротермальную обработку оксида цинка и боросодержащего соединения, в качестве которого используют борную кислоту, путм их перемешивания в водной среде при 80-120 С с последующим обезвоживанием до сыпучего состояния, в смесь дополнительно вводят, по меньшей мере, один оксид и оксид празеодима, а готовую шихту измельчают до удельной поверхности, не менее 8000 см 2/г. В данном случае повышение температурной зависимости и снижение зависимости диэлектрической проницаемости от электрического поля и окружающей температуры при одновременном повышении диэлектрической проницаемости материала на основе предлагаемой шихты и способа достигается в результате того, что подвергнутая гидротермальной обработке смесь оксида цинка и борной кислоты обеспечивает более высокую однородность микроструктуры спеченных образцов керамики. При этом эта смесь в сочетании в титанатом свинца, титанатом висмута и добавками пентоксида ниобия и оксидов редкоземельных элементов способствует достижению более высокой диэлектрической проницаемости (2500-2600) и положительно влияет на спекаемость керамического материала. Кроме того, применение титаната бария, полученного путем высокотемпературной прокалки титанилоксалата бария с последующей дополнительной термообработкой при 1150-1170 С, позволяет ограничить рост зерен при спекании, что способствует повышению стабильности диэлектрической проницаемости в интервале рабочих температур от -55 до 125 С и снижению е зависимости от величины прилагаемого поля и окружающей температуры. Возможность осуществления изобретения подтверждается нижеприведенными сведениями, относящимися к оптимальным составам шихты, приемам получения материала из нее и к результатам экспериментальной проверки. Сегнетокерамический конденсаторный материал на основе предлагаемой шихты получают следующим образом. Предварительно перед смешиванием компонентов шихты получают титанат бария путем высокотемпературной (1060-1100 С) прокалки титанилоксалата бария с последующей дополнительной его термообработкой при 1150-1170 С, а также производят гидротермальную обработку оксида цинка и борной кислоты путм их перемешивания в водной среде при 80-120 С с последующим обезвоживанием до сыпучего состояния. Затем титанат бария и гидротермальную смесь смешивают с требуемым количеством остальных компонентов шихты и измельчают до удельной поверхности, не менее 8000 см 2/г. Из полученной таким образом шихты формуют, например, методом плночной технологии, керамические заготовки (конденсаторы) и спекают (обжигают) их при 1130-1150 С, а затем подвергают последующим технологическим операциям для получения готового изделия. Конкретными примерами шихты, иллюстрирующими изобретение, являются следующие ее оптимальные составы, мас. Состав 1 88,0 3,15 2,25 2,0 0,6 0,1 1,9 1,5 33 по меньшей мере, один оксид из ряда, включающего 23, 23, 611 Свойства керамического материала на основе заявляемой шихты и изделий из него подтверждаются результатами экспериментальной проверки, данные о которых приведены в таблице. 2490 1 Исследуемые составы шихты заявляемая состав 2 состав 3 Исследуемые параметры состав 1 1. Диэлектрическая проницаемость,при 20 С 2. Диэлектрические потери б 104 при 20 С 3. Температура спекания, С. 4. Изменение диэлектрической проницаемости, /,при Как следует из таблицы, предлагаемая шихта и способ получения материала их не в сравнении с прототипом обеспечивают получение сегнетокерамического конденсаторного материала с более высокой (25002600) диэлектрической проницаемостью и несколько меньшей температурой спекания (1130-1150 С). При этом материал на основе заявляемой шихты позволяет в 1,5 раза повысить температурную стабильность диэлектрической проницаемости и снизить ее зависимость от электрического поля и окружающей температуры. Оптимальность состава шихты подтверждается тем, что наиболее оптимальные свойства материала и изделий из него достигаются при заявляемых соотношениях компонентов шихты, примах и режимах получения титаната бария, гидротермальной смеси и материала в целом. Практическое применение шихты и способа получения материала из не в керамическом конденсаторостроении обеспечивает повышение диэлектрической проницаемости и е температурной стабильности, а также снижение е зависимости от электрического поля и окружающей температуры. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.