Керамический материал преимущественно для высокочастотных конденсаторов и способ его получения

 

Использование: данное изобретение может быть использовано в керамическом конденсаторостроении. Сущность изобретения: материал содержит CaTiO3, BaO, Nd2O3, Bi2O3, ZnO, MnO и B2O3, TiO2, а способ его получения включает получение спеков приготовления шихты, причем спеки BaNd2(1-x)Bi2xTi4O12 и CaTiO3 приготавливают раздельно и предварительно смешивают с гидроборатом цинка, с последующим прокаливанием при 750 - 800oC, после этого их смешивают в заданном соотношении для получения требуемого ТКЕ, которое определено количеством добавки спека CaTiO3 из зависимости ТКЕ-(15X)10-6 1/oC, где x - мас. доля спека CaTiO3. Это позволяет снизить себестоимость конденсаторов в 1,5 раза и повысить удельную емкость на 15 - 25%. Изобретение позволяет повысить технологичность и возможность регулировки ТКЕ. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области производства радиодеталей, в частности к составам и способам получения керамических материалов, и может быть использовано при изготовлении высокочастотных термостабильных конденсаторов.

Известен керамический материал для высокочастотных конденсаторов, исключающих TiO2, BaO, Nd2O3 и другие оксиды, и способ его получения, при котором получают измельченный керамический спек материала, включающий TiO2, BaO, Nd2O3 и другие оксиды (см. патент США N3811937).

Данный материал имеет сравнительно высокую диэлектрическую проницаемость в пределах 85 87, но в то же время отличается достаточно высокой (1360oC) температурой спекания.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является керамический материал, включающий TiO2, BaO, Nd2O3, Al2O3, Bi2O3, ZnO и B2O3, и способ его получения, при котором получают измельченный керамический спек, включающий TiO2, Nd2O3 и BaO, смешивают его с компонентом на основе бората цинка, получая шихту (см. а.с. СССР N 1021676).

Этот материал при достаточно высокой диэлектрической проницаемости имеет температуру спекания (1020 1080oC), что позволяет получать конденсаторы с более дешевыми электродами на основе сплава серебра с палладием.

Существенным недостатком материала и способа его получения является то, что они не обеспечивают дальнейшего повышения диэлектрической проницаемости, не позволяют осуществлять корректировку температурного коэффициента диэлектрической проницаемости в процессе спекания материала, например на стадии получения заготовок конденсаторов, а также возможность применения только при изготовлении конденсаторов одной группы по ТКЕ (МПО).

Предлагаемый материал и способ его получения позволяют устранить недостатки известных решений аналогичного назначения и обеспечивают достижение более высокого технического результата, заключающегося в более существенном повышении диэлектрической проницаемости, создании возможности корректировки температурного коэффициента емкости (ТКЕ) материала при приготовлении формовочного полуфабриката или шликера, а также возможности получения составов с заданным значением ТКЕ для более широкого ряда групп, в том числе М47, М75, М1500.

Сущность изобретения заключается в том, что в заявляемом керамическом материале преимущественно для высокочастотных конденсаторов, включающем TiO2, BaO, Bi2O3, Nd2O3, ZnO и B2O3, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что материал дополнительно содержит MnO и CaTiO3 при следующем соотношении компонентов, мас.

TiO2 32,8 36 BaO 15,9 17,4 Bi2O3 14,1 15,5 Nd2O3 23,1 25,3 ZnO 2,3 2,7 B2O3 2 2,3 MnO 0,1 0,3 CaTiO3 0,5 9,7 а в заявляемом способе получения керамического материала преимущественно для высокочастотных конденсаторов, при котором получают измельченный керамический спек, включающий TiO2, Nd2O3 и BaO, смешивают его с компонентом на основе бората цинка, получая шихту, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что используют спек, дополнительно содержащий BaCO3 и MnCO3, производят его синтез при 1280 1320oC в течение 4 6 часов, в качестве указанного компонента используют гидроборат цинка, полученную шихту прокаливают при 750 800oC и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, дополнительно используют второй спек CaTiO3, смешивают его с гидроборатом цинка и полученную шихту прокаливают при температуре 750 800oC и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, после чего производят их смешивание в соотношении, определяемом зависимостью коэффициента диэлектрической проницаемости ТКЕ -(15X)10-6 1/oC, где X массовая доля CaTiO3.

Другой особенностью способа является то, что гидроборат цинка получают из оксида или карбоната цинка и борной кислоты, производя синтез варкой оксида или карбоната цинка в воде при 80 100oC с последующей сушкой при 100 - 150oC до достижения сыпучего материала, при этом для варки используют композицию следующего состава, мас.

ZnCO3 27 23 H3BO3 24 32
вода остальное
или
ZnO 21 27
H3BO3 29 34
вода остальное
В данном случае повышение диэлектрической проницаемости и технологичности материала достигается в результате того, что получаемый при однократном высокотемпературном синтезе основной спек BaNd2(1-X)Bi2XTi4O12 обеспечивает сужение интервала разброса электропараметров в результате более полного протекания твердофазных реакций при синтезе в присутствии добавки оксида марганца, возможность регулировки ТКЕ при оформлении полуфабрикатов или порошка материала для конкретного применения. При этом MnO ускоряет синтез основной фазы и CaTiO3, обеспечивающего возможность регулировки ТКЕ.

Возможность осуществления изобретения подтверждается нижеприведенными сведениями, относящимися к оптимальным составам материала, технологическому выполнению способа его получения и к результатам экспериментальной проверки.

Предлагаемый способ получения керамического материала осуществляется следующим образом.

Предварительно из взятых в требуемых количествах TiO2, Bi2O3, Nd2O3, B2O3, MnCO3 и BaCO3 получают шихту спека BaNd2(1-X)Bi2XTi4O12, которую прокаливают при 1280 1350oC в течение 4 6 часов. Затем полученный спек измельчают и смешивают с гидроборатом цинка, который готовят варкой в среде воды при 80 100oC из борной кислоты и карбоната или оксида цинка, при этом требуемое количество CaTiO3 также смешивают с гидроборатом цинка. Полученные смеси прокаливают при 750 800oC и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, после чего смешивают и получают формовочные полуфабрикаты или готовые порошки материала с заданным ТКЕ, где величину добавки CaTiO3 с боратом цинка определяют по формуле ТКЕ -(15X), где X массовая доля CaTiO3. Полученные из материала образцы или заготовки конденсаторов обжигают при 1080 1140oC, а в качестве электродов используют сплав Ag-Pd в соотношении 70 -30% соответственно.

Конкретными примерами материала, иллюстрирующего изобретение, являются следующие оптимальные его составы, мас. (табл. 1).

Свойства материала и конденсаторов из него подтверждаются результатами испытаний, данные о которых приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, предложенный материал и способ его получения в сравнении с прототипом позволяют повысить диэлектрическую проницаемость на 15 25% улучшить технологичность и снизить трудоемкость и технологические потери, а также обеспечить регулировку ТКЕ в заданных пределах непосредственно при приготовлении формовочных полуфабрикатов или порошка материала.

Оптимальность состава подтверждается тем, что при введении CaTiO3 более максимального количества 9,7 мас. (выход за состав 1) ухудшается спекаемость, а при минимальном количестве 0,5 мас. (выход за состав 3) снижается и ухудшаются ТКЕ. Увеличение более 0,3 мас. (выход за состав 3) ухудшает электропараметры, а отклонение от оптимальных режимов приготовления бората цинка приводит к ухудшению гомогенности и свойств материала.

Применение материала и способа его получения в керамическом конденсаторостроении позволяет снизить себестоимость конденсаторов, повысить удельную емкость и управлять ТКЕ, что подтверждает достижение технического результата и возможность осуществления изобретения.


Формула изобретения

1. Керамический материал преимущественно для высокочастотных конденсаторов, включающий TiO2, BaO, Bi2O3, Nd2O3, ZnO и B2O3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит MnO и CaTiO3 при следующем соотношении компонентов, мас.

TiO2 32,8 36,0
BaO 15,9 17,4
Bi2O3 14,1 15,5
Nd2O3 23,1 25,3
ZnO 2,3 2,7
B2O3 2,0 2,3
MnO 0,1 0,3
CaTiO3 0,5 9,7
2. Способ получения керамического материала преимущественно для высокочастотных конденсаторов, при котором получают измельченный керамический спек, включающий TiO2, Nd2O3 и BaO, смешивают его с компонентом на основе бората цинка, получая шихту, отличающийся тем, что используют спек, дополнительно содержащий BaCO3 и MnCО3, производят его синтез при 1280 1320oС в течение 4 6 ч, в качестве указанного компонента используют гидроборат цинка, полученную шихту прокаливают при 750 800oС и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, дополнительно используют второй спек CaTiO3, смешивают его с гидроборатом цинка и полученную шихту прокаливают при 750 800oС и измельчают до размера частиц не более 3 мкм, после чего производят их смешивание в соотношении, определяемом зависимостью коэффициента диэлектрической проницаемости 15Х 106, oС-1, где Х - массовая доля CaTiO3.

3. Способ получения материала по п.2, отличающийся тем, что гидроборат цинка получают из оксида или карбоната цинка и борной кислоты, производя синтез варкой оксидами карбоната цинка в воде при 80 100oС с последующей сушкой при 100 150oС до достижения сыпучего состояния, при этом для варки используют композицию следующего состава, мас.

ZnCO3 27 33
H3BO3 24 32
Вода Остальное
или
ZnO 21 27
H3BO3 29 34
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при изготовлении конденсаторов с органическим диэлектриком, в частности с металлизированными обкладками на основе полипропилена

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических нагревателях или реостатах

Изобретение относится к электротехнике , в частности к конденсаторам с органическим диэлектриком (бумажным или пленочным), и может быть использовано в технике СВЧ, в радиоэлектронике, в высоковольтной импульсной технике Сущность: для повышения качества эксплуатационных характеристик путем повышения срока службы и обеспечения удобства сборки конденсаторов при различных видах их соединений электрический конденсатор содержит цилиндрическую секцию с выступающими обкладками, намотанную на оправку и расположенную в корпусе, имеющем металлическое дно и крышку, контактирующие с фольговыми обкладками, Между оправкой, дном и крышкой корпуса установлены уплотняющие элементы, предотвращающие вытекание пропитывающего жидкого диэлектрика из конденсатора вдоль оправки

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано при создании низкоомных прецизионных резисторов, предназначенных для работы в цепях постоянного тока низкого напряжения

Изобретение относится к электронике и, в частности, к конструкциям проволочных резисторов

Резистор // 1582208
Изобретение относится к электротехнике, и в частности, может быть использовано при разработке проволочных резисторов

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве синтетических материалов для керамических диэлектриков

Изобретение относится к прессованным изделиям на основе полученной пирогенным путем двуокиси титана, способу их изготовления из полученной пирогенным путем двуокиси титана, а также их применению в качестве носителей катализаторов или самих катализаторов

Изобретение относится к технологии изготовления керамических изделий для электронной, радиотехнической промышленности и может быть использовано при производстве поглотителей на основе оксидов титана в смеси с оксидами таких металлов как бериллий, магний, алюминий, применяемых для поглощения энергии, например, СВЧ-колебаний в мощных генераторах и усилителях ламп бегущей волны, ламп обратной волны и др

Изобретение относится к технологии получения керамики из диоксида титана и может быть использовано для изготовления керамических изделий разнообразного назначения, включая высокотемпературные фильтры, носители катализаторов, высокопористые мембраны, конденсаторы и другие функциональные устройства, огнеупорные и термостабильные изделия

Изобретение относится к технологии получения керамики из диоксида титана и может быть использовано для изготовления керамических изделий разнообразного назначения, включая носители катализаторов, высокопористые мембраны из анатаза, конденсаторы и другие функциональные устройства из рутила, огнеупорные изделия
Изобретение относится к неорганической химии, в частности к пенокерамическим высокопористым композиционным материалам, которые могут быть использованы в качестве носителей для катализаторов, фильтров для нагретого газа и пр

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к пенокерамическим материалам на основе карбида титана, которые могут быть использованы в качестве носителей для катализаторов, фильтров для нагретого газа, пористых электродов

Изобретение относится к способам по- лучения поликристаллических керамических материалов на основе тугоплавких оксидов и может быть использовано в огнеупорной промышленности, химии, машиностроении, радиотехнике, электронике и медицине
Изобретение относится к композиционным керамическим материалам, проявляющим диэлектрические свойства и способность поглощения мощности микроволнового излучения
Наверх