Керамический материал


 


Владельцы патента RU 2443658:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "ФЕРРИТ-ДОМЕН" (RU)

Изобретение относится к материалам электронной техники и может быть использовано в производстве термостабильных керамических резонаторов, подложек, фильтров и изделий СВЧ-техники. Предлагаемый керамический материал содержит оксиды магния, титана, циркония, кальция и кремния при следующих соотношениях компонентов, вес.%: MgO 48,7-51,5, ТiО2 5,9-8,8, СаО 4,2-6,2, ZrO2 0,05-0,3, SiO2 - остальное. Температурный коэффициент частоты указанного материала изменяется не более чем от -15·10-6 до +15·10-6 1/град при сохранении величины диэлектрической проницаемости ε′=10±0,3 и малых диэлектрических потерях tgδε≤2·10-4. Технический результат изобретения - получение термостабильного керамического материала, позволяющего создавать малогабаритные объемные керамические резонаторы и фильтры, что позволит расширить номенклатуру современных селективных устройств в более высокочастотном диапазоне. 2 табл.

 

Изобретение относится к материалам электронной техники, в частности к микроволновой технике, и может быть использовано в производстве термостабильных керамических резонаторов, подложек, фильтров и других изделий СВЧ-техники. Современная радиоэлектронная аппаратура предъявляет высокие требования к характеристикам керамических материалов, таким как диэлектрическая проницаемость ε′, тангенс угла диэлектрических потерь tgδε или добротность Q=1/(tgδε), а также температурный коэффициент частоты ТКЧ. Кроме того, в ряде случаев требуется обеспечить оптимальное сочетание основных параметров, что ставит дополнительные задачи.

При конструировании фильтров и резонаторов на различные частотные диапазоны используются термостабильные керамические материалы с рядом значений диэлектрической проницаемости. Как в России, так и за рубежом разработаны и успешно применяются термостабильные керамические материалы с диэлектрической проницаемостью ε′=20…30; 35…40; 75…80; 82…100.

Для более высоких рабочих частот f=10÷20 ГГц требуются керамические материалы с меньшими значениями диэлектрической проницаемости, чем у известных материалов (f~1/√ε′). Так, для указанного диапазона необходим термостабильный диэлектрический материал со значением ε′≈10.

Состав, параметры, фирмы-производители и библиографические данные известных керамических материалов с ε′≈10 приведены в табл.1. Все материалы 1, 2, 3 и 4 табл.1, являющиеся аналогами, имеют малые диэлектрические потери, но не обладают термостабильностью.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является керамический материал №4 (табл.1), взятый в качестве прототипа. Недостатком данного материала является отсутствие термостабильности диэлектрических свойств. Это обстоятельство делает невозможным использовние данного материала для резонаторов селективных фильтров СВЧ.

Целью данного изобретения является получение термостабильного керамического материала с ТКЧ=0±15·10-6 1/град при сохранении диэлектрической проницаемости ε′=10±0,3 и малых диэлектрических потерь tgδε≤2·104.

Для этого предлагается керамический материал, который отличается тем, что в исходных компонентах дополнительно содержится оксид кальция, а также иным соотношением оксидов, обеспечивая получение термостабильного керамического материала, при сохранении диэлектрической проницаемости и малых диэлектрических потерь, при следующих соотношениях компонентов, вес.%:

MgO 48,7÷51,5

ТiO2 5,9÷8,8

СаО 4,2÷6,2

ZrO2 0,05÷0,3

SiO2 остальное.

Предлагаемый материал получают по следующей технологии.

Исходные компоненты, взятые в необходимых соотношениях, тщательно перемешивают алундовыми или циркониевыми мелющими телами в дистиллированной воде в течение 20-24 часов. Высушенную смесь протирают через капроновое сито и синтезируют при температуре 1150÷1200°С в течение 4-8 часов. Измельчение проводят по режиму, аналогичному первому помолу, прессуют изделия при удельном давлении 0,8÷1,0 т/см2 и обжигают на воздухе при температуре 1300÷1350°С в течение 2÷4 часов.

Примеры получения керамического материала, их состав исходных компонентов и свойства приведены в таблице 2.

В примерах №1, 2, 3 даны химические составы в пределах заявленных процентных соотношений и соответствующие им диэлектрические свойства. Как видно на этих примерах, характеристики соответствуют поставленной цели.

Пример №4. Снижение содержания СаО и ZrO2 ниже заявляемого приводит к увеличению ТКЧ до +20·10-6. Увеличение MgO способствует снижению диэлектрической проницаемости и увеличению диэлектрических потерь.

Пример №5. Увеличение содержания СаО и ZrO2 выше нормы приводит к росту отрицательного значения ТКЧ. При снижении содержания MgO ниже заявляемого растет диэлектрическая проницаемость.

Пример №6. Снижение содержания TiO2 способствует уменьшению ε′ и росту отрицательного значения ТКЧ.

Пример №7. Увеличение содержания TiO2 выше нормы ведет к увеличению ε′ и tgδε, а также росту положительного значения ТКЧ>N.

Таблица 2
Пример № Химический состав, вес.% Диэлектрические свойства материала
ε′ tgδε ТКЧ, 1/°С
1 MgO - 51,5 10,0 1,8·10-4 -15·10-6
TiO2 - 5,9
СаО - 4,2
ZrO2 - 0,05
SiO2 - 38,35
2 MgO - 48,7 10,3 2·10-4 +15·10-6
TiO2 - 8,8
СаО - 6,2
ZrO2 - 0,3
SiO2 - 36,0
3 MgO - 50,40 9,7 1,9·10-4 -2,2·10-6
TiO2 - 7,00
CaO - 4,90
ZrO2 - 0,14
SiO2 - 37,56
4 MgO - 51,6 9,5 3,5·10-4 +20·10-6
TiO2 - 6,0
CaO - 4,1
ZrO2 - 0,04
SiO2 - 38,26
5 MgO - 48,6 10,5 2·10-4 -18·10-6
TiO2 - 8,6
CaO - 6,3
ZrO2 - 0,35
SiO2 - 36,15
6 MgO - 51,0 8,8 2·10-4 -42·10-6
TiO2 - 5,8
СаО - 4,9
ZrO2 - 0,2
SiO2 -38,1
7 MgO - 49,2 11,0 3,8·10-4 +31·10-6
TiO2 - 8,9
CaO - 6,0
ZrO2 - 0,28
SiO2 -35,62

Предлагаемое изобретение было создано в процессе выполнения тематического плана предприятия «Разработка базовой серийной технологии для выпуска малогабаритных объемных керамических фильтров». Создание нового материала позволило расширить номенклатуру современных селективных устройств для перспективной радиоэлектронной аппаратуры. Получены опытные образцы и выпущен комплект технической и технологической документации.

Керамический материал, содержащий окислы магния, титана, циркония и кремния, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид кальция при следующих соотношениях компонентов, вес.%:

MgO 48,7-51,5
ТiO2 5,9-8,8
СаО 4,2-6,2
ZrO2 0,05-0,3
SiO2 остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.

Изобретение относится к производству керамических проппантов, предназначенных для использования в нефтедобывающей промышленности при добыче нефти методом гидравлического разрыва пласта.
Изобретение относится к производству огнеупоров, конкретно - к получению гранулированного форстеритового материала на основе дунита и может использоваться в промышленности огнеупорных материалов и в металлургии.
Изобретение относится к составам шихты для изготовления керамики электротехнического назначения. .
Изобретение относится к производству проппантов, предназначенных для использования в нефтедобывающей промышленности при добыче нефти методом гидравлического разрыва пласта.
Шихта // 2311392
Изобретение относится к производству керамических изделий, которые могут быть использованы для высокотемпературной изоляции промышленного оборудования, трубопроводов.
Шихта // 2306299
Изобретение относится к составам шихты, которая может быть использована в производстве электротехнических керамических изделий. .

Изобретение относится к области формованных керамических изделий и может быть использовано для изготовления керамических расклинивателей нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к области технологии формованных керамических изделий и может быть использовано для изготовления керамических расклинивателей нефтяных и газовых скважин.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП), преимущественно для добычи трудноизвлекаемых сланцевых углеводородов. Способ включает помол предварительно подготовленной исходной шихты на основе природного кварцполевошпатного песка и серпентинита, ее гранулирование и обжиг, во время помола в шихту дополнительно вводят легкоплавкую красножгущуюся глину при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварцполевошпатный песок 70-90, серпентинит 5-15, красножгущаяся глина 5-15, причем глину предварительно высушивают при температуре 200-400°С, а обжиг гранул осуществляют при температуре 1100-1200°С. Изобретение развито в зависимом пункте формулы. Технический результат - увеличение прочности проппанта. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта. Способ изготовления магнезиальнокварцевого проппанта включает подготовку шихты, ее мокрый помол, грануляцию и обжиг гранул. Мокрый помол материала осуществляют в шаровой мельнице, загруженной смесью металлических мелющих тел и мелющих тел, изготовленных из шихты, используемой для производства указанного магнезиальнокварцевого проппанта, при следующем соотношении компонентов загрузки, мас.%: металлические мелющие тела 37-55, измельчаемый материал 26-30, магнезиальнокварцевые мелющие тела 37-15, при этом коэффициент заполнения мельницы составляет 0,48-0,55. Технический результат изобретения - снижение разрушаемости гранул проппанта за счёт улучшения качества помола шихты. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов. Технический результат изобретения заключается в снижении разрушаемости гранул проппанта при сохранении низкой плотности материала. Исходную шихту, содержащую кварцполевошпатный песок и/или кварцит и материал - источник оксида магния, сушат и осуществляют помол. Перед помолом дополнительно вводят диатомит в количестве 0,2-10,0 масс.% при содержании в шихте MgO 9,1-10,9 масс.% в пересчете на прокаленное вещество. 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП. Шихта для изготовления магнийсиликатного проппанта, содержащая измельченную до фракции менее 8 мм смесь термообработанного серпентинита и кварцполевошпатного песка, в качестве указанного песка содержит песок Южно-Ильинского месторождения фракции менее 2 мм, состава, мас.%: диоксид кремния 90,0 - 91,0, оксид алюминия 3,3 - 3,5, оксид кальция 0,9 - 1,0, оксид железа 1,6 - 1,8, оксид калия 1,2 - 1,3, оксид натрия 0,7 - 0,8, примеси - остальное, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.%: указанный серпентинит - 61,0 - 67,0; указанный песок - 33,0 - 39,0. Магнийсиликатный проппант получен из вышеуказанной шихты. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.
Наверх