Способ получения сегнетоэлектрических материалов

 

Союз Советскик

Социалистические

Реслублмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)791701

/

М (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.09.78 (2) ) 2679304/29-33

3 (51) М. Кл.

С 04 В 35/00

С 01 G 21/00 с присоединением заявки Ж—

Государственный комитет (23) Приоритет яо денем изобретений и открытий

Опубликовано 30. 12.80. Ьк1ллетень ¹48

Дата опубликования описания 30. 12.80 (53) УДК666.655 (088.8 ) (72) Авторы изобретении

В. !3. Пархоменко и B. Г. Верещак

Днепропетровский химико-технологический институт им, Ф. Э. дэержинского (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СН"НЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области тех нической керамики, преимущественно к спо собам синтеза пьезосегнетокерамических материалов системы UTC (цирконий, титан, свинец), которые находят широкое применение в различных областях радиоэлектроники радио- и электротехники.

Известны способы синтеза сегнетоэлектрических материалов путем распылительной сушки смеси водных растворов солей зо исходных элементов с последующей высокотемпературной обработкой 11.(К основным недостаткам этих методов следует отнести загрязнение конечного продукта нежепатепьными примесями при

15 измельчении полученного продукта.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ, при котором совмешены операции распылительной сушки и синтеза 21.

Процесс по этому способу проводят следующим образом. Водный раствор смеси азотнокиспых солей титана, циркония, свинца, а также модифицируюших добавок подвергают распыпительной сушке при темI о пературе теплоносителя 300-600 С. Продукты сушки улавливают в циклоне и рукавном фильтре.

Однако при этих температурах не удается получить порошки, пригодные дпя дальнейшего формования изделий,. и поэтому их подвергают дополнительной термической обработке сначала прч 700 С, о о а затем при 850-900 С, образовавшийся спек подвергают помолу до прохождения частиц через сито 10000 отв/см». Получение материалов по этому способу обладает рядом сушественных недостатков:. неоднородностью гранулометрического состаВ8 материала и длительностью технологического процесса, обусповпенно . напичием стадии сушки, двух стадий прокапки и стадии помола, с чем связана воэможность загрязнения продукта при помоле, Бель изобретения — получение продуктаа с однородным гра ну помет ричесх им составом, сокращение длительности процесса и улучшение пьезоэлектрических хаПоказатели

Темпе-

М еханиП лотК оэффициент элекУдельное

Температурный ко-( эффициент частоты

Tk . à — ." ангенс уг ла диэлектрических потерь ческая доброт-. ность

Ql ратура

К юри электрическое ность тромеха ни нической связи Мр сопротив ление

1 10

1 10

950 7,55

1630 7,61

0,397

1 666 0,25

2 486 О 27

3 480 О 52

О 30 406 27,5

1 10 0,25

3 791 ,рактеристик керамики, изготовленной из этого порошка.

Поставленная цель достигается тем, что при известном способе получения сегнетоэлектрических материалов на основе твердых растворов пиркона та-ти та ната свинца, включающем приготовление смеси водных растворов солей исхсдных элементов, одновременную раслылительную сушку и синтез, сушку и синтез проводят 10 в потоке теплоносителя с температурой

1500-2500 С в течение 10 -10 + с, с дальнейшим охлаждением продуктов синтеза до 400-300 С.

В резупьтате взаимодействия (интен- д сивного тепло-мдссобмеиа) распыленной шихты с высокотемпературным теплоносителем резко ускоряются все физико-химические процессы (испарение влаги, разложение молей и собственно синтез), лежа- щ щие в основе синтеза пьезосегнетокерамики. Время синтеза пьезосегнетокерамики в потоке высокотемпературного теплоно-. сителя сокращается с 3-4 ч до 10

-2

10 с, а синтезированные материалы не 25 требуют дополнительной прокалки и помольных операций.

Пыпегазовая смесь, имеющая температуру на выходе из реактора 900-1100 С, о подвергается быстрому охлаждению до тем-30

0пературы 300-400 С, а целевые продукты выделяются известными методами (циклоны, рукавные фильтры).

Пример l. Раствор азотнокислых соединений свинца, циркония, титана, содержащий в пересчете на чистые окислы

РвО 100%, 22 О 50% Т1 0 50%, распыляют при помощи пневматического распылителя в лоток высокотемпературного

По сравнению с существующим спосо бом предполагаемый позволяет резко ин-

701 4. теплоносителя с 1500оС. Процесс термс химической обработки распыленной шихты

-3 длится 10 с, после чего образующаяся пылегазовая смесь подвергается охлаждеО нию до 400 С, а продукты синтеза в виде тонкодисперсного порошка со средним диаметром частиц 0,5-1 мкм улавливают.

В результате синтеза образуется однофазный порошок твердого раствора титаната, цирконата свинца с удепьной поверхностью

) 30000 см /r и высокой степенью и кристалличности.

Пример 2. Операции проводят аналогично примеру 1, только в нитратный раствор, содержащий соли свинца, титана и циркония, добавляют модифицирующие добавки. Состав шихты в пересчете

HB чистые окислы, вес.%: РвО 68,26, Zr 0 15,82, Т1 0 14,17, Ъъ О 0,51, В1 0 0,97, Мп0 0,27.

Пример 3. Состав шихты, как в примере 2. Только в качестве исходного сырья применяют KBK азотнокислые, так и сернокиспые соединения входящих в шихту компонентов. Температура термохимической обработки шихты составляла

25000С, а ее длительность — 10 с, Продукты синтеза охлаждают до 400 С ,и выделяют известными методами.

В результате синтеза образуется однофазный порошок модифицированного твердого раствора титаната, цирконата свинца с удельной поверхностью более 20000 см /r и средним диаметром частиц 1 мкм.

Эпектрофизические свойства керамики, спеченной из порошков, полученных по предлагаемому способу, приведены в таблице.

405 28 1625 7,6 тенсифицировать процесс синтеза целевых продуктов, сократив время синтеза с 201

5 7917

4 ч до 10 ь-10 с; упростить технопо- гическую схему процесса путем искпючеi ния стадии дополнитепьного обжига и по мола, что приводит к сокращению количества примесей в конечном продукте, так что чистота его практически зависит топько от чистоты исходного сырья, а также позволяет получать целевые продукты с заданным гранулометрическим составом в широком диапазоне размера частиц (от 10

0,05 до 1-2 мкм) (см. таблицу).

Изменяя температуру в зоне синтеза а также регулируя время пребывания частиц в зоне синтеза, можно активно влиять на такие параметры материала, как дисперсность, плотность, кристалличность, химическая активность.

1. Смажевская С. Г., Фельдман Н. Б.

20 Пьезоэлектрическая керамика "Советское радио, 1971, с. 55.

2. Авторское свидетепьство СССР

N 367074, кл. С 04 В 35/46, 1973.

Составитель Н. Фепьдман

Редактор Т. Кузьмина Техред А. Ач Корректор М. Шароши

Заказ 937 9/21 Тираж 67 1 Подл ис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ получения сегнетоэлектрических материалов на основе твердых растворов цирконата-титаната свинца, включающий приготовление смеси водных растворов солей исходных элементов, одновременную распылительную сушку и синтез, отличающийся тем, что, с целью получения продукта с однородным гранулометрическим составом, сокращения длительности процесса и улучшения пьезоэлектрических характеристик керамики, сушку и синтез проводят в потоке теплоносителя с температурой 1500— о "3

2500 С в течение 10 -10 с с дальнейшим охлаждением продуктов синтезадо 400 300 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе