Керамический материал


 


Владельцы патента RU 2500651:

Российская Федерация, от имени которой выступает МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (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 дополнительно содержит оксид празеодима при следующем соотношении компонентов, вес %: ВаО - 13.2-16.7, PbO - 2.6-6.7, Bi2O3 - 8.3-19.0, Pr2O3 - 24.7-33.4, TiO2 - остальное. Технический результат изобретения - получение термостабильного керамического материала, температурный коэффициент частоты которого изменяется не более чем от минус 10×10-6 до +10×10-6 1/град с малыми диэлектрическими потерями tgδε≤5×10-4 при сохранении величины диэлектрической проницаемости ε'=100-130. Предлагаемый материал позволяет создавать малогабаритные объемные керамические резонаторы и фильтры, тем самым расширяя номенклатуру современных селективных устройств, и способствует дальнейшей миниатюризации устройств мобильной связи. 1 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', тангенес угла диэлектрических потерь - tgδε или добротность - Q=1/tgδε, а так же 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÷90. Для важнейшего частотного диапазона 0.1-2.0 ГГц (мобильная связь) дальнейшая миниатюризация микроволновых систем может быть достигнута при использовании высокопроницаемой керамики с ε'>90 с хорошей термостабильностью и малыми диэлектрическими потерями.

В работе Woo Sup Kirn и др. (Jpn. J. Appl. Phys. V.39. 2000, pp 5650-5653) описывается диэлектрический материал с ε' до 110 в системе: Ca0,4 Sm0,4 TiO3-Li0,5-Nd0,5-TiO3, однако с увеличением ε'>98, ТКЧ имеет большую отрицательную величину, - 80·10-6 град-1, при высоком значении диэлектрических потерь tgδε=6.7×10-4.

Керамический материал с ε'=114 был представлен в статье Т. Okawa и др. (Jpn. J. Appl. Phys. V.39. 2000, pp 5645-5649) в системе составов BaO-Nd2O3-Bi2O3-TiO2. Однако к его недостаткам относятся высокие диэлектрические потери tgδε=1.8×10-3 и большое значение температурного коэффициента частоты ТКЧ=+43,8·10-6.

В этой же системе составов известен патент РФ №1145643 МПК С04В 35/46 авторов Ненашева Е.А. и др. На материал состава, вес %:

ВаО - 13.6-16.13

Nd2O3 - 27.4-35.9

Bi2O3 - 6.6-16.4

PbTiO3 - 3.5-8.9

TiO2 - остальное

Его диэлектрические параметры измерены на частоте f=1 МГц: ε'=95-122; tgδε=2-3×10-4; ТКε=(+47÷3-3)·10-6 град-1.

Этот патент является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по совокупности существенных признаков и достигаемому результату и взят нами за прототип.

Недостатком данного материала является большой температурный коэффициент диэлектрической проницаемости и это обстоятельство делает невозможным использование данного материала для резонаторов селективных фильтров СВЧ диапазона.

Целью данного изобретения является получение термостабильного керамического материала с ТКЧ=0±10×10-6 град-1 с малыми диэлектрическими потерями tgδε=5×10-4 при сохранении величины диэлектрической проницаемости ε'=100÷130. Для этого предлагается материал, который отличается тем, что в исходных компонентах содержится оксид празеодима, а так же иным соотношением оксидов, обеспечивая получение термостабильного керамического материала с малыми потерями при сохранении диэлектрической проницаемости при следующих соотношениях компонентов, вес %.

ВаО - 13.2-16.7

PbO - 2.6-6.7

Bi2O - 8.3-19.0

Pr2O3 - 24.7-33.4

TiO2 - остальное.

Предлагаемый материал получают по следующей технологии. Исходные компоненты, взятые в необходимых соотношениях тщательно перемешиваются алундовыми или циркониевыми мелющими телами в дистиллированной воде в течении 20-24 часов. Высушенную смесь протирают через капроновое сито и синтезируют при температуре 1150-1200°С в течении 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 1280-1330°С в течении 2-4 часов. Примеры получения керамического материала, их состав и свойства приведены в таблице 1.

Таблица №1
Пример № Химический состав, вес. % Диэлектрические свойства материала (f=4 ГГц)
ε' tgδε ТКЧ, 1/°C
1 ВаО - 13,2 107,8 3,8×10-4 -10×10-6
PbO - 6,7
Bi2O3 - 8,3
Pr2O3 - 33,4
TiO2 - 38,4
2 ВаО - 16,7 130,5 5×10-4 +8,9×10-6
PbO - 2,6
Bi2O3 - 19,0
Pr2O3 - 24,7
TiO2 - 37,0
3 ВаО - 14,8 123 4,2×10-4 +9,8×10-6
PbO - 5,0
Bi2O3 - 13,9
Pr2O3 - 29,2
TiO2 - 37,l
4 ВаО - 16,5 100 3×10-4 -6×10-6
PbO - 2,7
Bi2O3 - 10,4
Pr2O3 - 31,7
TiO2 - 38,7
5 ВаО - 16,8 96 2,9×10-4 -20×10-6
PbO - 2,5
Bi2O3 - 10,2
Pr2O3 - 32,0
TiO2 - 38,5
6 BaO - 13,1 115 5×10-4 -40×10-6
PbO - 6,8
Bi2O3 - 8,5
Pr2O3 - 33,2
TiO2 - 38,4
7 BaO - 15,8 134 4×10-4 +37×10-6
PbO - 3,7
Bi2O3 - 8,2
Pr2O3 - 33,5
TiO2 - 38,8
8 BaO - 15,0 120 1,6×10-3 +23×10-6
PbO - 4,5
Bi2O3 - 19,1
Pr2O3 - 24,6
TiO2 - 37,8

В примерах №1, 2, 3, 4 даны химические составы в пределах заявленных процентных соотношениях и соответствующие им диэлектрические свойства. Из этих примеров видно, что имеется значительное улучшение ТКЧ при высоком значении ε'=100-130, и низком значении диэлектрических потерь.

Пример №5. Снижение содержания PbO и увеличение содержания ВаО по сравнению с заявленными пределами приводит к снижению диэлектрической проницаемости ε'=96 и увеличению ТКЧ до -20×10-6.

Пример №6. Увеличение содержания РbО и снижение ВаО по сравнению с заявленными пределами способствует росту диэлектрической проницаемости в заявленных пределах, но при этом значительно возрастает абсолютное значение ТКЧ.

Пример №7. Снижение содержания Bi2O3 и увеличения Pr2O3 приводит к увеличению диэлектрической проницаемости со значительным увеличением ТКЧ.

Пример №8. Увеличение содержания Bi2O3 и снижение Pr2O3 приводит к росту диэлектрических потерь и ТКЧ.

Предлагаемое изобретение было создано в процессе выполнения тематического плана предприятия «Разработка термостабильных керамических материалов с повышенными значениями диэлектрической проницаемости 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 оксиды бария, свинца, висмута и титана, отличающийся тем, что он содержит оксид празеодима при следующем соотношении компонентов, вес.%:

ВаО 13,2-16,7
PbO 2,6-6,7
Bi2O3 8,3-19,0
Pr2O3 24,7-33,4
TiO2 остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии производства антифрикционных добавок и смазочных композиций для использования в узлах трения качения и скольжения в автомобильной, машиностроительной, текстильной, химической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к способам получения порошков фаз слоистых титанатов ряда s- и p-элементов (ВСПС), которые являются основой пьезоматериалов, широко применяющихся в современной аэрокосмической промышленности.

Изобретение относится к области производства теплоизоляционных материалов и может быть использовано для повышения энергоэффективности термического оборудования, для выполнения теплоизолирующего слоя промышленных установок, работающих при высоких температурах, а также для обеспечения пожаробезопасности установок, зданий и сооружений.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения керамических изделий, и может найти применение в производстве высокопрочной керамики, используемой в качестве конструкционного, огнеупорного, фрикционного или электроизоляционного материала.

Изобретение относится к тонкодисперсным титанатам свинца-циркония (PZT), гидратам титаната циркония (ZTH) и титанатам циркония как предшественникам титанатов свинца-циркония, к способу их получения путем реакции частиц диоксида титана с соединением циркония или соединением свинца и циркония.
Изобретение относится к материалам с низким значением температурного коэффициента линейного расширения, предназначенным для эксплуатации в условиях значительных термических нагружений, например, в виде огнеупорных изделий, деталей двигателей внутреннего сгорания, носителей катализаторов в устройствах дожигания выхлопных газов автомобилей, фильтров дизельных моторов и др., или в качестве прецизионных изделий, характеризующихся объемопостоянством в широком интервале температур.

Изобретение относится к области производства сегнетопьезокерамических материалов, предназначенных для создания высокочастотных приемо-передающих устройств медицинской ультразвуковой техники.

Изобретение относится к способам получения высокотемпературных керамических материалов на основе титаната алюминия золь-гель методом и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении, при изготовлении композиционных материалов для космической и авиационной техники.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве синтетических материалов для керамических диэлектриков. .

Изобретение относится к разработке новых магнитных материалов с магнитным состоянием спинового стекла и может найти применение в химической промышленности и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти. Спин-стекольный магнитный материал TbFeTi2O7 включает железо, титан, кислород и тербий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Tb - 37,61; Fe - 13,22; Ti - 22,66; О - 26,51. Способ получения тербийсодержащего спин-стекольного материала включает приготовление шихты из оксидов Fe2O3, Tb2О3 и TiO2, формование таблеток и их спекание в четыре этапа, максимальная температура отжига составляет 1250°C. Техническим результатом изобретения является получение нового магнитного материала с состоянием спинового стекла, с отсутствием сильно поглощающих нейтроны элементов. 2 табл., 2 ил.
Изобретение относится к получению материала для электронной промышленности, в частности, для литий-ионных аккумуляторов. Способ получения нанопорошков композита на основе титаната лития Li4Ti5O12/C включает смешивание диоксида титана, карбоната лития и крахмала и термическую обработку полученной смеси до получения материала с 100% структурой шпинели. Карбонат лития берут в 10÷15 мас.% избытке от стехиометрически необходимого для получения соединения Li4Ti5O12. Крахмал вводят в смесь в количестве 10÷20 мас.% от массы смеси. Термическую обработку смеси проводят при температуре 850°C в течение 10-15 часов. Изобретение позволяет снизить длительность процесса синтеза нанопорошка композита Li4Ti5O12/C с получением материала с размером зерна 60-70 нм и высокими значениями разрядной емкости 160-170 мАч/г. 1 табл., 1 пр.
Изобретение может быть использовано при получении электродных материалов для литий-ионных химических источников тока. Для получения титаната лития состава Li4Ti5O12 со структурой шпинели готовят раствор соли титана. В качестве соли титана используют хлорид и/или сульфат. В раствор соли титана вводят гидроксид аммония с получением в твердой фазе гидратированного титаната аммония. Твердую и жидкую фазы разделяют фильтрацией. Гидратированный титанат аммония обрабатывают раствором гидроксида лития при мольном отношении Li:Ti=(1,0-1,04):1,0 и температуре 75-95°С в течение не более 1 часа с получением литийтитансодержащего соединения. Выделение этого соединения проводят фильтрацией, а затем прокаливают его при температуре 650-800°С в течение 0,5-2,0 часов. Полученный титанат лития промывают деионизированной водой. Изобретение позволяет уменьшить расход гидроксида лития, снизить длительность и энергоемкость процесса получения высокочистого титаната лития, обеспечить высокие характеристики электродов литиевых аккумуляторов, стабильных при многократном числе циклов «заряд-разряд». 2 з.п. ф-лы, 5 пр.
Наверх