Керамический низкочастотный термостабильный конденсаторный материал

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()ю С 04 В 35/46

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О (Л (:

1 (21) 4937144/33 (22) 20.05.91 (46) 23.01,93. Бюл. М 3 (71) .Научно-исследовательский институт Гириконд" (72) Н.Я.Дукаревич, Г.П.Блохина и Л.Ю.Боб.рова (73) Научно-исследовательский институт

"Гириконд" (56) Авторское свидетельство СССР

N 281648, кл. С 04 В 35/46, 1969.

Изобретение относится к радиоэлектрической технике и радиотехнике и может быть использовано в качестве диэлектрика, особенно высоковольтных конденсаторов.

В настоящее время в отечественной промышленности в монолитных термостабильных низковольтных конденсаторах, применяются материалы с температурной стабильностью по группам НЗО (+ 30 ) и

Н50 (+.50 ), в высоковольтных — по группе

Н50.

Для совершенствования характеристик современных отечественных низковольтных и высоковольтных монолитных конденсаторов актуальна проблема создания низкочастотных керамических материалов с повышенной температурной стабильностью по группе Н15, для которых изменение диэлектрической проницаемости е в широком интервале рабочих температур (-60)— (125) С не превышает «+15@.

„, Ы„„17905б8 АЗ

2 (54) КЕРАМИЧЕСКИЙ НИЗКОЧАСЙИНЫЙ

ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ КОНДЕН САТОРНЫЙ МАТЕРИАЛ (57) Использование: в радиотехнической технике для производства диэлектриков.

Сущность изобретения: керамический низкочастотный конденсаторный материал содержит мас.7ь; титанат бария 81 — 84; титанат стронция 1,8 — 2,2; оксид титана 2,7 — 3,3; оксид висмута 9 — 10; оксид ниобия 1,1 — 1,5; оксид свинца 1,3 — 1,7; оксид марганца 0,1—

0,3. Свойства материала: e = 1750 — 1850;

tg д=0,006 — 0,009 рч (Т=125 С)(1 — 3) 10

Ом см, 1 табл.

Наиболее близким техническим решениям является материал следующего состава, мас. (,:

ВаТ!Оз 77 — 82; ЯГТ!Оз 3 — 4;

Tl02 3 — 4;

Ъ|20э 12 — 14; ЙЬ205 0 — 1,5;

Се02 1,5 — 3,0.

Данный материал спекается при 1120—

1180 С, имеет е, равную 1200 — 1400; изменение E в интервале температур (-60)— (125) С составляет не более + 15, уменьшение е при 6 кВ/мм не более 32 ; при повышенной рабочей температуре 125 С р составляет (5 10 — 10 ) Ом .см, tg д в нормальных условиях составляет 0,007—

0,01; электрическая прочность 9 Кв/мм.

Недостатками этого материала является невысокое значение е, которое не позволяет существенно расширить шкалу емкостей и повысить удельную емкость Суд, например, монолитных высоковольтных конденсаторов К15 — 20, при переходе от

1790568

50 группы температурной стабильности Н30—

Н50 к группе Н-15 и, кроме того, невысокие, значения р при 125ОС, что приводит к низ. ким значениям сопротивления изоляции

Риз конденсаторов при 125 С, которое составляет 10 Ом (при норме R s. 5 10 Ом) и не позволяет использовать материал в конденсаторах, Ьаботающих при 125 С. .Целью изобретения является повышение диэлектрической проницаемости и увелйчеййе удельного объемного сопротивления материала при повышенной температуре (125 С) без ухудшения термостабильности.

Поставленная цель достигается созданием низкочастотного керамического термостабильного конденсаторного материала, содержащего наряду с титанатом бария BaTiOa, титанатом стронция ЗгТ!Оз, оксидом титана Ti02, оксидом висмута

В120з, оксидом ниобия Nbz05 дополнительно оксиды свинца PbO и марганца Мп02, прй Иижеследующем соотношении ингредие нтов, мас,%:

ВаТ.!00з 81 — 84 ) ГТ103 1,8 — 2,2

Т!02 2,7 — 3,3

В 20З 9 — 10

NbzOg 1,1 — 1,5

РЬО 1,3 — 1,7

МП02 0,1 — 0,3

Образцы керамического материала изготавливают по следующей технологии, принятой в керамическом производстве.

Промышленные спеки ВаТ!0з и ЗгТ!Оз, оксиды титана Т102, висмута В120з, ниобия

NbzOg, свинца РЬО и марганца Мп02 смешивают и измельчают в вибромельнице сухим способом о удельной поверхности Syp. = 40

6000-8000 см /гс использованием 0,1-0,2 мас,% (от массы материала) этилового спирта для интенсификации процесса измельчения либо мокрым сйособом в виброэнергетической мельнице до Sy„. - 10000 — 45

12000 см /r. Из полученного материала из- . готовливают образцы методами прессоваФормула изобретения

Керамический низкочастотный термостабильный конденсаторный материал, содержащий ВаТ10з, ЯгТ!Оз, TiOz, В120з и

КЬ205, отличающийся тем, что, с целью повышения диэлектрической проницаемости и удельного обьемного сопротивления при повышенной температуре без ухудшения термостабильности, материал дополни4 ния или литья пленки. Обжиг изделий проводят либо в камерной, либо в туннельной печи.

Состав и свойства керамического материала приведены в таблице, Из приведенных примеров видно, что образцы заявляемого материала спекаются при 1150 30 С, имеют е — 1750 — 1850, т,е. на 450 — 550 ед. больше. чем у материала— прототипа (1200 — 1400), при сохранении . группы температурной стабильности Н15 (относительное изменение Ае< в интервале температур (-60) — -125)OС не превышает (8)— (12)%), имеют tg д 0,006 — 0,009, относительное изменение Ле при напряженности электрического поля Е = 6 кВ/MM составляет (28 — 32)%, электрическая прочность заявляемого материала на образцах в виде дисков

8,5 — 9,5 кВ/мм, 8 — 11 кВ/мм.— на пленочных образцах; удельное объемное сопротивление + при повышенной рабочей температуре, равной 125 С, составляет (1 — 3) 10

Ом см, что на 1 — 1,5 порядка выше, чем у материала — прототипа (р, при 125 С составляет 5 10" — 10"" Ом см).

Увеличение р, материала обеспечивает повышение R> йзготовленных на его осйове конденсаторов, например К15 — 20, при

125 С до 10 — 10 Ом, в то время как R< конденсаторов на основе материала — прототипа составляет 10 Ом, .Таким образом, керамический низкочастотный термостабильный конденсаторный материал с повышенным значением е и удельным объемным сопротивлением р, при повышенной рабочей температуре

125ОС позволит создать, например, новую серию отечественных высоковольтных монолитных конденсаторов новой группы ТКЕК15 (с относительным изменением емкости не более +. 15% в интервале температур ((-60) — (125) С, расширить шкалу емкостей, повысить удельные характеристики и рабочую температуру указанной серии конденсаторов. тельно содержит РЬО и Мп02 при следуюЩем соотношении компонентов, мас.%:

ВаТ! Оз 81 — 84

ЯгТ! Оз 1,8 — 2,2

Ti0z 2,7 — 3,3

Bi20a 9 — 10

ЙЬ205 1,1 — 1,5

Pb0 1,3 — 1,7

Мп02 0,1 — 0,3

1790568

Состав и свойства керамического низкочастотного термостэбильного конденсаторного материала

Материал прототнц

Со е жанне инг центов мас

Нэзваннц ингредиентов рел

Титанат бария

Титанэт стронция

Оксид титанвта

1.5-Э

Свойства.

Температура спекання, С

1190-1180

1190 I 110

1200

1120

1180

1140

1110

Диэлектрическая проницаемость, е

1200-1400

1800

1850

1900

Тангенс угла диэлектрических потерь. 19 0 нв

f" 1кГц при 20 С

0.007

0,0! 1

0,009

0.007-0.010

0,006

0.009

0,006

0,012

5 10 е-1011

Удельное обьемное сопротивление /ьг при 125 С, Ом см

Относительное изменение

3 10

8 10

10!

О!з

Э 1О з

5 10

Ье по отнтноенню к е при

20лС в интервале температур

-60Н125)ОС не более. L тносительное изменение реверсивной h при

-12

-10

-10

-10 увеличении напряженности постоянного электрическа. го поля до Е" 6 к6/мм. не более ть

Электрическая прочность

Ел . к8/мм

-32

-35

-31

-30

-Э2

-28

-30

-32

8.5

9.5

Составитель С.Пашкова

Техред М.Моргентал Корректор M.Ткая

Редактор Т,Куркова

Заказ 365 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

ССP

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Оксид висмута

Оксид ниобий

Оксид свинца

Оксид марганца

Оксид церна ваТгОз

5гТ!Оз

Т!Оз

6!зОз

МЬзОв

РЬО

МпОз

Ce(h

81

2.2

3.3

1.5.

1.7

О,Э

1.8

2.7

1,1

1,3

0.1

82,5

3

9,5

1,Э

1,5

0,2

81

2.2

3.1 I0

1,5

1.9

0,3

1.8

2.9

1,1

1,1

0.1

81

2,2

3,25

1.5

1.7

0.35

1,8

2.75

1,1

0,05

77-82

3.4

3-4

12-14

0-1,5