Сегнетокерамический материал для конденсаторов с электродами из неблагородных металлов

 

Использование: в радиоэлектронной технике, в производстве керамических конденсаторов с электродами из неблагородных металлов. Сущность изобретения: для получения сегнетокерамического материала, устойчивого к восстановлению при обжиге, с высокой стабильностью диэлектрической проницаемости в интервале температур от -60 до 125°С и значениями диэлектрической проницаемости не менее 4000, предлагается использовать компоненты при следующих количественных соотношениях, мас. титанат бария BaTiO₃ 95,32-97,30; цирконат кальция CaZrO₃ 2,40 4,00; оксид марганца (MnO) 0,30 0,68. 1 табл.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано в производстве керамических конденсаторов с электродами из неблагородных металлов.

Задача полной замены благородных металлов Pt, Pd, Ag, используемых в качестве электродных композиций в конденсаторостроении, на неблагородные в последнее время приобретает все большее практическое значение. Для ее решения необходима разработка сегнетокерамических материалов, устойчивых к восстановлению при обжиге в средах Н₂, СO/CO₂, N₂/H₂, так как конденсаторы без драгметаллов спекаются в средах с низким парциальным давлением кислорода.

Наибольший интерес представляет поиск сегнетокерамических материалов, устойчивых к восстановлению, с высокой температурной стабильностью диэлектрической проницаемости в широком интервале температур.

Среди отечественных материалов известны материалы на основе BaTiO₃ CaZrO₃ c ε ≈ 4500-5000 по группе 2Е2 (или Н7О) (авт. св. СССР N 662532, опубл. 15.05.79, авт. св. СССР N 935498, опубл. 15.06.82).

Известен сегнетокерамический материал [1] Однако данные материалы имеют невысокую ε при хорошей стабильности (ε ≈ 2400, гр. 2С2 или Н20) или узкий интервал свойств от -25 до +85^оС.

Наиболее близким к изобретению является керамический материал [2] в состав которого входят следующие компоненты, мас. Титанат бария (BaTiO₃) 90,36-91,26 Цирконат кальция (CaZrO₃) 8,14-8,97 Оксид марганца (MnO) 0,60-0,67 Температурная стабильность ε данного материала составляет от -40 до -58% в интервале температур от -60 до +125^оС при обжиге в среде СO/CO₂ c Ni электродами.

Недостатками материала-прототипа являются недостаточная устойчивость его к восстановлению при обжиге и низкая стабильность диэлектрической проницаемости в интервале температур от -60 до +125^оС.

Задача изобретения получение сегнетокерамического материала, устойчивого к восстановлению при обжиге, с высокой стабильностью ε в интервале температур от -60 до +125^оС.

Осуществление изобретения позволит стабилизировать изменение диэлектрической проницаемости в интервале рабочих температур до Δ ε / ε ₂₀o ± 20% при температуре от 60 до +125^оС и получить группу термостабильности 2С1 или Н2О при одновременном обеспечении высокого уровня диэлектрической проницаемости ( ε ≈ 4000).

Для достижения технического результата в состав сегнетокерамического материала для конденсаторов с электродами из неблагородных металлов, содержащего титанат бария, цирконат кальция и оксид марганца, указанные ингредиенты вводят при следующем соотношении компонентов, мас. Титанат бария (BaTiO₃) 95,32-97,30 Цирконат кальция (CaZrO₃) 2,40-4,00 Оксид марганца (MnO) 0,30-0,68 Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав сегнетокерамического материала для конденсаторов отличается от известного указанным интервалом концентраций компонентов.

При наличии компонентов в данном количестве происходит образование твердого раствора с размытым фазовым переходом и наличием двух максимумов на зависимости ε (Т), что приводит к повышению температурной стабильности материала. Данный эффект наблюдается только в указанном интервале концентраций.

Оптимальность и обоснованность предлагаемого соотношения ингредиентов подтверждается данными таблицы.

Как видно из таблицы, обеспечиваемый изобретением технический результат достигается только в предлагаемом интервале концентраций компонентов температурная стабильность диэлектрической проницаемости соответствует группе 2C1 или Н20 в интервале от -60 до +125^оС (Δ ε / ε ₂₀o ± 20%).

Соотношение ингредиентов, соответствующее их запредельным значениям, не обеспечивает решения требуемой задачи, так как приводит к ухудшению стабильности ε и снижению значений ε.

Предлагаемый сегнетокерамический материал готовят по обычной керамической технологии путем смешения в вибромельнице в течение 3-х ч. Образцы для испытаний готовились следующим образом. Керамический порошок смешивался с поливиниловой связкой, прессовались диски, которые после металлизации никелевой пастой обжигались в среде СО-СО2 при Т 1240-1320^оС.

Предлагаемый сегнетокерамический материал имеет стабильность ε 2C1 (H20), что значительно лучше, чем у материала-прототипа 2Е2 (Н70).

Таким образом, преимущество изобретения перед прототипом состоит в улучшении эксплуатационных характеристик изделий из разработанных материалов и расширении области их применения.

Кроме того, технико-экономическая эффективность от использования изобретения заключается в экономии драгметаллов Pt, Pd, Ag c заменой их на Ni и, следовательно, удешевлении керамических конденсаторов.

Формула изобретения

СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ С ЭЛЕКТРОДАМИ ИЗ НЕБЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, содержащий титанат бария (BaTiO₃), цирконат кальция (CaZrO₃), оксид марганца (MnO), отличающийся тем, что компоненты использованы в следующих количественных соотношениях, мас.

BaTiO₃ 95,32 97,30 CaZrO₃ 2,4 4,0 MnO 0,30 0,68

РИСУНКИ

Рисунок 1