Сегнетокерамический конденсаторный материал

 

Использование: при изготовлении высоковольтных и низковольтных конденсаторов. Сущность изобретения: сегнетокерамический конденсаторный материал содержит, мас. % : титанат бария 87,8 - 90,32, станнат кальция 8,0 - 10,0, углекислый марганец 0,08 - 0,12, оксид цинка 0,45 - 0,55, оксид иттрия 0,7 - 1,7 и глину. Положительный эффект: = 6000 - 9500, ρ_v ≥ 10¹¹ Ом·cм , E_пр ≥ 7 кВ/мм . 1 табл.

Изобретение относится непосредственно к радиоэлектронике и радиотехнике и может быть использовано в производстве как высоковольтных, так низковольтных конденсаторов.

Одной из важнейших проблем в развитии конденсаторостроения является повышение удельных характеристик конденсаторов.

Важнейшей эксплуатационной характеристикой керамических материалов II типа, помимо величины диэлектрической проницаемости, является ее термостабильность в определенном интервале рабочих температур.

В настоящее время для изготовления конденсаторов гр. Н70 используются керамические материалы Т-4000 (УБО. 027.964 ТИ) и Т-4500, диэлектрическая проницаемость которых не выше 6000, тангенс угла диэлектрических потерь 0,015-0,025, удельное объемное сопротивление 10¹¹ Ом см.

Наиболее близким по технической сущности аналогом заявляемого изобретения является шихта для изготовления сегнетокерамического материала, содержащая в своем составе титанат бария (BaTiO₃), станнат кальция (CaSnO₃), углекислый марганец (MnCO₃), глину и оксид ниобия (Nb₂O₅).

Вышеуказанный материал имеет высокие значения диэлектрической проницаемости ε > 12000, удельного сопротивлени ρ_v ≥ 10¹¹ Ом см.

Недостаток данного материала невысокое значение электрической прочности Е_пр ≥ 3 кВ/мм.

Цель изобретения улучшение температурной стабильности диэлектрической проницаемости сегнетокерамического конденсаторного материала в более широком диапазоне рабочих температур (-60)-(+85^oC) и повышение электрической прочности.

Для достижения цели изобретения состав сегнетокерамического конденсаторного материала, содержащий титанат бария, станнат кальция, углекислый марганец и глину в качестве пластификатора, дополнительно содержит оксид цинка и оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас. Титанат бария 87,08-90,32 Станнат кальция 8,0-10,0 Углекислый марганец 8,08-0,12 Оксид цинка 0,45-0,55 Пластификатор (глина) 0,45-0,55 Оксид иттрия 0,70-1,70.

Изменение соотношения между компонентами обусловлено получением гетеровалентного твердого раствора на основе системы BaTiO₃ СаSnO₃. Увеличение количества оксида иттрия способствовало одновременно размытию и смещению фазового перехода в область низких температур, что обусловило повышение термостабильности материала.

Заявляемый керамический материал приготавливают по обычной керамической технологии: сухой помол в вибромельнице с резиновой футеровкой и стальными шарами в течение 2-4 ч до удельной поверхности S_уд ≥ 4000 см²/г. Загрузка компонентов производится согласно указанному соотношению компонентов. В полученную массу вводят связку (10%-ный раствор поливинилового спирта в количестве 8%) и методом прессования изготавливают образцы в виде дисков. Образцы обжигают в интервале температур 1340-1400^oC, затем наносят электроды методом вжигания серебросодержащей пасты при Т ≈ 800^oC и измеряют электрические характеристики.

Реальность и обоснованность заявляемого соотношения ингредиентов подтверждается данными таблицы.

Как видно из таблицы, материал обладает высокой термостабильностью при достаточно высокой диэлектрической проницаемости ε ≥ 6000 и высокой электрической прочности только в заявляемом интервале концентрации компонентов. Соотношения ингредиентов, соответствующие их запредельным значениям, не обеспечивают достижение поставленной цели, т.к. приводят к ухудшению характеристик керамики.

Формула изобретения

СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОРНЫЙ МАТЕРИАЛ, содержащий титанат бария, станнат кальция, углекислый марганец и глину, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид цинка и оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.

Титанат бария 87,08 90,32 Станнат кальция 8,00 10,00 Углекислый марганец 0,08 0,12 Глина 0,45 0,55 Оксид цинка 0,45 0,55 Оксид иттрия 0,70 1,70

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2