Шихта сегнетоэлектрического керамического материала для низкочастотных конденсаторов

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) ШИХТА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНЪЕХ КОНДЕНСАТОРОВ(22) Дата поступления заявки 07.07.1993(71) Заявитель Витебский завод радиодеталей производственного объединения Монолит (ВЧ)(73) Патентообладатель Витебский завод радиодеталей производственного объединения Монолит (ВТ)Шихта сегнетоэлектрического керамического материала для низкочастотных конденсаторов,вкшочающая РЬТЮэ и марганецсодержащуго добавку, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит РЬО, МаЪПпОы и порошок цирконата или станата из ряда Са 2 гОз СаБпО 3, Ва 5 пО 3, а в качестве марганецсодержащей добавки содержит МпСО 3, при следующем соотношении компонентовИзобретение относится к области керамического производства, в частности к составам шихт сегнетоэлектрических керамических материалов, и может быть использовано в конденсаторостроении при производстве керамических конденсаторов.Известен сегнетоэлектрический керамический материал для конденсаторов на основеДанный материал характеризуется относительно высокой диэлектрической проницаемостью (г 44145) и обеспечивает применение для внутренних электродов втногослойных конденсаторов более дешевых благородных метит лов, например на основе сплавов палладия с серебром.Недостатком этого материала является то,что он отличается достаточно высокой трудоемкостью процесса получения, а также не обеспечивает дальнейшего повышения диэлектрической проницаемости. .Наиболее близким по технической сути решением к изобретению является шикта сегнетозлектрического керамического материала,включающая Рымв 1/3 ЫЬ 2/3)О 3, РЫРе 1/2 МЬ 1/2)О 3, РЬТЮз и марганецсодержащую добавку МпСО 3 МЦСОН) пН 2 О 1.Сегнетоэлектрический керамический материал на основе данной шихты предназначен для изготовления низкочастотных конденсаторов и характеризуется более высокой диэлектрической проницаемостью (8 16 б 00-18000) и более широким рабочим интервалом температур (-60 125 С), что обеспечивает высокие свойства конденсаторов на основе этого материала.Существенным недостатком материала (керамики) на основе этой шихты является то,что он характеризуется достаточно высокой трудоемкостью процесса его получения, что связано с необходшчостью обжига заготовок материала в закрытом объеме с целью предотвращения ИСПВРВНИЯ ОКСИДЗ. СБИНЦЕ, а также отличается достаточно высокой температурой(1220-1250 С) спекания (обжига) заготовок из него, что ограничивает применение в качестве внутренних электродов штотослойных конденсаторов более дешевых и с более низкой температурой плавления благородные металлы,например сплавов с высоким содержанием серебра, а это в свою очередь не обеспечивает дальнейшего снижения себестоимости конденсаторов и получение более высокого технического результата.ПРЕДЛЗГЗЕМЭЯ ШИХТН СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧВСКОТО керамического материала позволяет устранить НСДОСТЗТКИ ИЗВЕСТНЫХ материалов ЗНЗЛОГИЧНО го назначения и обеспечивает достижение более высокого технического результата,ЗЗКЛЮЧЗЮЩСГОСЯ В СНИЖЕНИИ ТРУДОСМКОСТИ процесса изготовления, температуры обжига заготовок материала и себестоимости конденсаторов из него при одновременном сохранении высокой диэлектрической проницаемости и других электрических свойств материала и конденсаторов из него.Сущность изобретения заключается в том,что в заявляемой шихте сегнетоэлектрического керамического материала для низкочастотных конденсаторов, включающей РЬТЮЗ и марганецсодержащую добавку, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что шихта дополнительно содержит РЬО,М 3 ЫЬ 2 О 5 и порошок цирконата или станата из ряда Са 2 гО 3 Сап 0 з, ВапО 3 а в качестве марганецсодерэкащей добавки содержит МпСО 3, 10при следующем соотношении компонентов,мас. РЬО бб - 70 МрЫЬ 2 О 5 21,45 - 29,71 РЬТЙОЗ 4 - 8 МпСО 3 0,01 - 0,05 порошок цирконата или станата из ряда Са 2 гО 3, СаБпОз, 3351103 0,28 0,50.В данном случае снижение трудоемкости процесса изготовления, температуры обжига заготовок материала и себестоимости конденсаторов обеспечивается в результате того, что введение в состав пщхты порошка цирконатов или сгаиатов из ряда СаИтО 3, Са 8 п 0 3, ВапО 3 и углекислого марганца в сочетании с другими ее коьшонентавш позволяет устрашить необходимость обжша заготовок в закрытом объеме, т.к. при этом снижается температура обжши заготовок материала до 930-980 С и практически устраняется исп-дарение оксида свшща. Кроме того, снижение температуры обжига (спекания) позволяет применить в качестве внутренних электродов тииоюслойпгых конденсаторов более дешевые сплавы благородных металлов, например палладия с 70-85 серебра, что существенно сшлжает себестоимость конденсаторов. При этом вводимый в состав пзихтьт углекистгьп марганец (МпСО з) способствует ущпвпентпо электропараметров (гид и Низ) материала и изделий из него, цирконат кальция (СаЪтОз) или станата кагтьшгя (СаЗпОз) и станат бария (ВаЗЦО з) обеспечивает возможностъ регулировки температуры Кюри, а оксид свинца(РЬО) и титаиат свшща (РЬТйОз) в сочетают с другими компонентами шихты обеспечивают сшпкеъше температуры обищга образцов материала.Возможность осуществления Изобретения ПОДТВВРЖДНБТСЯ НЦЖВПРИВВДННЫМИ СВСДСНИЯми, относящимися к оптимальным составам шихты, компонентному и технологическому выполнению материала на ее основе и к результатам экспериментальной проверки.Сегнетоэлектрический керамический материал для конденсаторов на основе предлагаемой шихты получают следующим образом.Предварительно приготавливают спек ниобата магния (МдЫЬ 2 О 6) Путем синтеза оксидов магния и ниобия при температуре 1150 С с последующим его измельчением. Затем полученный спек, взятый в заданном соотношении, смешивают с требуемым количеством остальных компонентов РЬО, РЬТ 1 О 3 порошок цирконата или станата из ряда Са 2 гОз СаБпО 3, Ва 8 пО 3, МпСО 3 и получают шихту сегнетоэлектрического кераштческого материала. Полученную шихту синтезируют при теьшературе 75 О-8 О 0 С (можно без синтеза) и измельчают до удельной поверхности не менее 5000смз/г, получая таким образом сегнетоэлектрический керамический материал для штзкочасхогных конденсаторов. В процессе сшатеза шихты ниобат мапшя соединяется с оксидом свинца и образует тройной оксид РЬ(Мв 1/3 ЫЬ 2/3)О 3, ко. Юрый является основой сегнешалектрическош ке рамического материала. Из полученного материала на основе РЬ(М 51/31 ТЬ 2/3)О 3 с выЩеуказанными модифшшрутощиш добавками,соотв етств ующ его общ ей формуле РЬ(Мв 1/3 ЫЪ 2/3)0 з РЬТЮз Са 2 х 03 (или 0215110 3 или 13215110 3) МпСО 3, известным в керамическом конденсаторостроегши образом, например по пленочной технологии, получают керамические пленки и заготовки ьшогослойньш монолитных конденсаторов, которые опекают с одновременным вжшшшем внутренних электродов при температуре 930-98 ОС с поспедуюппам5. Количество сложных оксидов в спеченном материале, шт.6. Количество температурных обработок для получения спеченных образцов материала,шт.7. Необходимость предотвращения испарения оксида свшща8. Применяемые драгметаллы для внутренних(85-15) И, выполнением технологических операций получения низкочастотных конденсаторов. Конкретными примерами заявляемой шихты, иллюстрирующей изобретение, являются следующие ее оптимальные составы, мас.СаЕгОъ Са 8 пО 3, ВапО 3 0,28 0,39 0,5. Свойства сегнетоэлектрического Керамиче СКОГО материала на ОСНОВЕ предлагаемой ШИК ты и низкочастотных конденсаторов из негоподтверждаются результатами эксперимен Таблица 1Как следует из табл. 1, сегнетоэлектрический керамический материал на основе предлагаемой шихты при практически одинаковом уровне диэлектрических и электрических параметров в сравнении с прототипом по а.с. СССР Ы 1364611 имеет температуру спекания(обжига) на 270-300 С ниже, что позволяет применять для внутренних электродов конденсаторов более дешевые драгметаллы, например сплав Ав-Ро в соотношении (85-15) И, и существенно снизить себестоимость изделий. Кроме того, материал в сравнении с прототипом не требует предотвращения испарения оксида свинца, более прост по составу и характеризуется меньшим количеством термообработок для его получения, что свидетельствует о меньшей трудоемкости процесса его получения.Оптимальность состава предлагаемой шихты подтверждается тем, что при введении в состав шихты РЬО, МпСО 3 и Цирконатов или станатовиз ряда Са 2 гО 3, СаБЦОз, 132151103 менее шиш мальною колггчесхва 60, 0,01 и 0,28 мас. со ответственно (выход за состав 1) повьппается температура спекания (обшита) выше оптималь 10ной и возникает необходимость предотвращения испарения оксида свинца. При введении этих компонентов более максимального количества 70, 0,05 и 0,5 мас. соответственно(выход за состав 3) существенного снижения температуры материала не достигается, т.к. снижается содержание основного компонента и снижается величина диэлектрической проницаемости ниже допустимого предела.Экспериментально установлено, что наибольший технический результат достигается при эаявляемом соотношении компонентов шихты.Практическое применение шихты для изготовления низкочастотных конденсаторов обеспечивает снижение трудоемкости получения материала, снижение температуры его спекания и себестоимости конденсаторов на его основе.В настоящее время разработана рецептура и техлроцесс получения материала на основе заявляемой шихты, а также изготовлены опытные партии материала и изделий из него и проведены их испытания, результаты которых подтверждают получение технического результата.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.