Керамический материал

Авторы патента:

Потешкина Анастасия Андреевна (RU)

Уваренкова Юлия Александровна (RU)

Иванова Валентина Ивановна (RU)

C04B35/50 - на основе соединений редкоземельных металлов

C04B35/111 - тонкая керамика

C04B2235/3208 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2687681:

Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" (RU)

Изобретение относится к материалам электронной техники и может быть использовано в производстве диэлектрических фильтров, антенных подложек и различных электронных компонентов для изделий СВЧ-техники. Предлагаемый керамический материал содержит следующие компоненты, вес.%: СаО 19,9÷25,0; Gd₂O₃ 53,8÷62,0; Al₂O₃ 15,2÷17,4; TiO₂ - остальное. Технический результат изобретения - получение термостабильного керамического материала, температурный коэффициент частоты которого изменяется в пределах (0±6)⋅10^-6 1/град с малыми диэлектрическими потерями tgδ_ε≤2,5⋅10^-4 при сохранении величины диэлектрической проницаемости ε'=20±1,0. Предлагаемый материал позволяет создавать малогабаритные объемные керамические резонаторы и фильтры, тем самым расширяя номенклатуру современных селективных устройств, и способствует дальнейшей миниатюризации аппаратуры мобильной и космической связи. 1 табл., 6 пр.

Изобретение относится к материалам микроволновой техники, которые могут быть использованы при производстве термостабильных керамических резонаторов, фильтров, антенных подложек и прочих электронных СВЧ компонентов. К характеристикам этих материалов предъявляются высокие требования: фиксированное значение диэлектрической проницаемости -ε' в зависимости от частоты применения; низкие диэлектрические потери - tgδ_ε или добротность - Q=1/tgδ_ε и минимальный температурный коэффициент частоты - ТКЧ (ТКЧ~-1/ТКε). Для важнейшего частотного диапазона беспроводной мобильной и спутниковой связи (0,7-13,8 ГГц) дальнейшая миниатюризация микроволновых систем может быть достигнута при использовании термостабильной керамики с ε'~19-21 и малыми диэлектрическими потерями tgδ_ε<3⋅10^-4.

Известна керамика с необходимым значением диэлектрической проницаемости и малыми диэлектрическими потерями в составе твердых растворов MgTiO₃-CaTiO₃ [Каталог АО «НИИ «Феррит-Домен»]. Например, марка 20МСТ характеризуется следующими параметрами: ε'=20±1; tgδ_ε=2⋅10^-4; τ_f=(0±20)⋅10^-6 1/град. Однако этот материал имеет высокое значение температурного коэффициента. Другой материал состава Ba(Mg_1/3Ta_1/3)O₃ описан в [Japanese Joumal of Applied Physics V. 21; №10(1982 г)] имеет следующие параметры: ε'=25; tgδ_ε=6⋅10^-4(f=10 ГГц) и τ_f=+21/град. На основании этих исследований разработана марка КТ-24 [Каталог АО «НИИ «Феррит-Домен»], которая имеет оптимальное сочетание основных параметров: малые диэлектрические потери - tgδ_ε=2⋅10^-4 и ТКЧ=(0±10)⋅10^-6 1/град. Однако диэлектрическая проницаемость данной марки имеет более высокое (ε'=24-25) значение. В предлагаемом изобретении ставится задача получения материала с ε'=20±1.

Известен термостабильный материал [патент №7754634, США, 2010 г.], содержащий оксиды кальция, алюминия, титана и редкоземельные окислы самария или неодима, синтез которого проходит при очень высокой температуре Т≥1500 град. Приведены, его диэлектрические параметры: δ'18÷25, τ_f=(0±10)⋅10^-6 1/град и tgδ_ε≤2⋅10^-4 на частоте 10 ГГц. К недостаткам этого материала можно отнести большие энергозатраты и высокую (в 3-4 раза) стоимость оксидов Nd₂O₃ и Sm₂O₃ по сравнению с Cd₂O₃.Этот патент является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по совокупности существенных признаков и достигаемому результату и взят нами за прототип.

Технический результат данного изобретения заключается в получении термостабильного керамического материала с ТКЧ=(0±6)⋅10^-6 град^-1 с малыми диэлектрическими потерями tgδ_ε≤2,5⋅10^-4 при сохранении величины диэлектрической проницаемости ε'=20±1.

Для достижения технического результата предлагается керамический материал, который отличается тем, что в исходных компонентах содержится оксид гадолиния, а также иным соотношением оксидов, что обеспечивает получение термостабильного керамического материала с малыми потерями при сохранении диэлектрической проницаемости на уровне 20±1, при следующем соотношении компонентов, вес %:

Оксид кальция (СаО) - 19,9÷25,0

Оксид гадолиния (Gd₂O₃) - 53,8÷62,0

Оксид алюминия (Al₂O₃) - 15,2÷17,4

Оксид титана (TiO₂) - остальное.

Предлагаемый керамический материал получают по следующей технологии. Исходные компоненты, взятые в необходимых соотношениях, тщательно перемешивают алундовыми мелющими телами в дистиллированной воде в течение 20-24 часов. Высушенную смесь протирают через капроновое сито и синтезируют при температуре 1200-1250 град в течение 4-6 часов на воздухе. Измельчение шихты проводят по режиму, аналогичному первому помолу. Изделия прессуют при удельном давлении 1 т/см² из пресс-порошка, используя в качестве связующего 1,5% раствор метилцеллюлозы, и обжигают при Т=1350-1380 град в течение 4 часов. Примеры получения керамического материала, их состав и свойства приведены в таблице 1.

В примерах №1, 2, 3, 4 даны химические составы керамики в пределах заявленных процентных соотношениях и соответствующие им диэлектрические свойства. Из примеров видно, что достигнуты планируемые технические результаты.

Пример №5. Увеличение содержания СаО и TiO₂ и уменьшение содержания Al₂O₃ и Gd₂O₃ по сравнению с заявленными пределами приводит к увеличению ТКЧ и наблюдается тенденция увеличения диэлектрической проницаемости.

Пример №6. Уменьшение содержания СаО и TiO₂ и увеличение содержания Al₂O3 и Gd₂O₃ по сравнению с заявленными пределами приводит к снижению диэлектрической проницаемости и росту диэлектрических потерь.

Предлагаемое изобретение было создано в процессе выполнения тематического плана предприятия «Разработка керамического материала с улучшенной термостабильностью с диэлектрической проницаемостью ε'=20±1 для серийного выпуска керамических фильтров». Создание нового материала расширит номенклатуру современных селективных устройств для перспективной радиоэлектронной аппаратуры.

Керамический материал, содержащий оксиды кальция, алюминия и титана, отличающийся тем, что он содержит оксид гадолиния при следующих соотношениях компонентов, вес.%:

Оксид кальция (СаО)	19,9÷25,0
Оксид гадолиния (Gd₂O₃)	53,8÷62,0
Оксид алюминия (Al₂O₃)	15,2÷17,4
Оксид титана (TiO₂)	Остальное

Изобретение относится к технологии получения поликристаллических сцинтилляционных материалов, применяемых в различных областях науки и техники, важнейшими из которых являются: медицинские и промышленные томографы, системы таможенного контроля и контроля распространения радиоактивных материалов, приборы дозиметрического контроля, различные детекторы для научных исследований, применяемые в физике высоких энергий и астрофизике, оборудование для геофизических исследований для нефте- и газоразведки.

Способ получения технической керамики из моносульфида самария // 2674346

Изобретение относится к области получения технических керамических материалов и направлено на получение мишеней-таблеток моносульфида самария, которые используют для магнетронного метода напыления микро- и нанопленок моносульфида самария как чувствительных элементов полупроводниковых тензодатчиков.

Сцинтилляционный состав на основе граната // 2664114

Изобретение относится к сцинтилляционному составу на основе граната для применения при обнаружении ионизирующего излучения, который может быть использован для обнаружения гамма-квантов в ПЭТ-визуализации.

Способ синтеза наноразмерного порошкообразного материала на основе скандата лантана // 2651009

Изобретение может быть использовано при изготовлении электрохимических устройств, таких как твердооксидные топливные элементы, электролизеры. Для синтеза наноразмерного порошкообразного материала на основе скандата лантана смесь решеткообразующих компонентов и допанта нагревают в присутствии горючего органического соединения, легко окисляемого и не вносящего загрязнений в получаемый продукт, до прохождения реакции горения.

Спин-стекольный магнитный материал с содержанием иттербия // 2647544

Изобретение относится к области разработки новых керамических редкоземельных оксидных 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.

Способ изготовления герметичных изделий из композиционных материалов // 2624707

Изобретение относится к способу изготовления герметичных изделий. Способ включает изготовление внутренней оболочки из композиционного материала (КМ), формирование на ней герметичного покрытия, изготовление поверх покрытия наружной оболочки из КМ на основе того же типа армирующих волокон, что и КМ внутренней оболочки, при этом используют высокомодульные высокопрочные углеродные волокна.

Способ получения легированного алюмоиттриевого граната // 2613994

Изобретение относится к технологии получения соединений, относящихся к группе сложных оксидов со структурой граната, легированных щелочными и щелочноземельными элементами и элементами 3d группы, которые могут быть применены для изготовления различных люминесцентных материалов в оптоэлектронике, в том числе для изготовления светодиодных источников освещения.

Способ получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики // 2601073

Изобретение относится к способу получения сверхпроводящих керамических материалов различной плотности на основе сложного оксида YBa2Cu3O7-δ, содержащего преимущественно фазу из наноструктурированных порошков, оптимально насыщенную кислородом, для изготовления компонентов электронной техники и электроэнергетики.

Способ получения порошка фторида стронция, активированного фторидом неодима, для лазерной керамики // 2574264

Изобретение может быть использовано при изготовлении сырья для горячего прессования фторидной лазерной керамики. Способ получения порошка фторида стронция, активированного фторидом неодима, включает взаимодействие раствора фторида аммония с раствором, содержащим нитрат стронция и нитрат неодима.

Способ получения нанокристаллических порошков гафната диспрозия и керамических материалов на их основе // 2565712

Изобретение может быть использовано при изготовлении нейтронопоглощающих материалов для стержней регулирования систем управления и защиты ядерных реакторов. Способ получения керамических материалов на основе нанокристаллических порошков гафната диспрозия включает изготовление смешанного гидроксида диспрозия и гафния путем растворения в воде солей HfOCl2·8H2O и Dy(NO3)3·5H2O и добавления полученного раствора к раствору аммиака.

Корундовая керамика и способ ее получения // 2676309

Изобретение относится к области материалов для электронной техники, а именно к алюмооксидной керамике, используемой при изготовлении деталей СВЧ-приборов. Корундовую керамику получают из шихты, которая содержит электроплавленный корунд, оксид магния, оксисоль алюминия, легированную пентаоксидом ванадия при следующем соотношении компонентов, маc.%: оксид магния 0,08-0,30, оксисоль алюминия 1,5-3,0, пентаоксид ванадия 0,011-0,045, электроплавленный корунд – остальное.

Способ фильтрующего контроля по альтернативному признаку изделий из алюмооксидной керамики // 2670296

Изобретение относится к способам контроля продукции машиностроения, выполненной из алюмооксидной керамики. Фильтрующий контроль по альтернативному признаку изделий из вакуум-плотной алюмооксидной керамики, содержащей в своем составе кислородсодержащие соединения алюминия, кальция и кремния, включает контроль содержания анортита в стеклофазе путем регистрации высоты его пика рентгеновской дифракции в спеченной керамике.

Способ получения керамических изделий сложной объемной формы // 2641683

Изобретение относится к технологии получения керамических изделий марок ВК-95 и ВК-94 и может быть использовано в медицине, в нефтегазовом комплексе и машиностроении для изготовления керамических изделий, работающих при повышенных температурах, под нагрузкой или в агрессивных средах.

Способ приготовления шихты для корундовой керамики (варианты) // 2633463

Изобретение относится к области производства технической корундовой керамики и может быть использовано, в частности, для изготовления броневой керамики. Способ приготовления шихты включает смешивание гидроксида алюминия с минерализующей добавкой и термическую обработку полученной смеси.

Алюмооксидная композиция и способ получения керамического материала для производства подложек // 2632078

Изобретение относится к алюмооксидной композиции и способу получения керамического материала для производства подложек для интегральных микросхем СВЧ-диапазона, причем указанная композиция содержит частицы альфа-оксида алюминия в узком диапазоне 0,7-3 мкм со средним размером частиц 1,54 мкм, что позволяет достичь равнокристаллической структуры с высокой плотностью, достаточной прочностью и необходимыми электроизоляционными свойствами, предъявленными к керамическим материалам для подложек интегральных микросхем СВЧ-диапазона.

Способ получения пористой алюмооксидной керамики // 2610482

Изобретение относится к технологии пористых керамических материалов и может быть использовано для изготовления изделий, эксплуатируемых в качестве высокотемпературной теплоизоляции (или теплозащиты), термостойкого огнеприпаса, носителей катализаторов, фильтров для очистки жидких и газовых сред.

Способ приготовления шихты для алюмооксидной керамики (варианты) // 2595750

Изобретение относится к области производства технической алюмооксидной керамики и может быть использовано, в частности, для изготовления броневой керамики. Для приготовления шихты смешивают оксид алюминия, по меньшей мере, часть которого находится в γ-форме, с минерализующей добавкой и проводят последующую термическую обработку полученной смеси.

Способ получения алюмооксидной конструкционной керамики // 2584992

Изобретение относится к технологии высокотемпературных керамических материалов конструкционного назначения с повышенными термомеханическими свойствами и может быть использовано в качестве футеровки тепловых агрегатов, термостойкого огнеприпаса, элементов ударопрочной защиты.

Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также способ их получения // 2582399

Настоящее изобретение относится к содержащим оксид титана частицам оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также к способу их получения.

Способ получения алюмооксидной конструкционной керамики // 2581183

Изобретение относится к технологии пористых конструкционных керамических материалов и может быть использовано в качестве теплоизоляционного термостойкого огнеприпаса.

Способ изготовления изделий из керамоматричного композиционного материала // 2687672

Изобретение относится к области получения композиционных материалов на основе углерода и карбида кремния и изделий из них теплозащитного, конструкционного назначений для использования в области космической техники и металлургии.