Способ получения керамическогоматериала системы -

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ©ИЖОР СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик (iu812721 (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)м, кл.з (22) Заявлено 28. 02.79 (21) 2734608/23-26 с присоединением заявки М

С 01 G 23/00

С 04 В 35/00

Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий

1 (23) Приоритет—

С}публиковаио 15.03.81 Бюллетень 89 10 (53) УДК 546.824=31 284 621 . 319 ° 4 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 03 . 81

Т,. Ф. Лимарь, M. Н. Муленкова, Л. П. Мудролюбова,, и В. Г. Гопенко

3 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛА CHCTENbl СàSi0 -Тi0

Изобретение относится к технологии произ водства керамических материалов, в частности материалов системы

CaSiO -TiO2., которые могут быть применены в конденсаторной высокочастотной технике.

Известен способ получения материалов системы CaSiO> -Ti0>, по которому первоначально из углекислого кальция и двуокиси кремния при

1200 С синтезируют силикат кальция, а затем из него готовят смеси с двуокисью титана 1Я.

Этот способ отличается многостадийностью, включает многочисленные помолы как исходных веществ, так и продуктов реакции и не всегда позволяет получать однородные материалы, что отрицательно сказывается на их электрофизических свойствах.

Изестен также способ получения керамического материала системы

CaSi0 =TiOZ путем помола и смешения

9 мелкодисперсной двуокиси -кремния, гидроокиси титана и кальцийсодержащего компонента в виде .гидрата оки,си кальция или известкового молока в воде в присутствии щелочных добавок, представляющих .собой фториды, бораты, карбонаты, хлориды или гид2 роокиси натрия или калия, проводимого при 20-90 С в течение 2-24 ч с последующей гидротермальной обработкой смеси в автоклавах при 225325 С и давлении 14-31 атм в течение

24-98 ч.

Io данному способу исходную смесь соединений готовят в соотношении окислов Si0 . Са0:TiO)=1:(1-1,21):(1 () l,O7) П7.

Недостатком данного способа является его сложность вследствие. необходимости применения повышенного давления, использования щелочных

15 добавок и длительной отмывки целевого продукта от щелочных ионов натрия и калия.

Кроме того, известный процесс достаточно длителен, идет в течение

26-122 ч. Продукт имеет плохие диэлектрические свойства вследствие высокого тангенса угла диэлектрических потерь (tg о ) порядка 2050 i10, что делает практически невозможным его использование для конденсаторной техники.

Цель изобретения - упрощение процесса получения керамического материала системы CaSi0> -TiO и улучЗО шение его диэлектрических свойств.

812721

Поставленная цель достигается описываемым. способом получения керамического материала системы

CaSiO -Т10 путем смешивания мелко3 2. днсперсной двуокиси кремния, гидроокиси титана и кальцийсодержащего компонента — карбоната кальция в присутствии щелочного агента таким образом,.что в воде предварительно диспергируют двуокись кремния, после чего в образовавшуюся суспензию вводят азотную кислоту и гидроокись титана, а затем к полученной смеси добавляют карбонат кальция и щелочной агент — аммиачно-карбонатный раствор при молярном соотношении компонентов смеси СаС08 Si02:Ti02 HNO3. 15

МН,,ОН: (ЙН4)2 СОЗ= (О/9-1 у01 ) ° (О У 981,02) .(0,5О-6,00):(>,5-2,00):(5,00-

6,00):(2,00-3,00) с последующей термообработкой полученного тверо дого продукта при 1100-1200 С. щ

Изобретение позволяет упростить способ получения керамического материала системы CaSiоз -Tiо вследствие отсутствия необходимости применения в процессе высокого давле25 ния, поскольку реакционную смесь готовят при нормальных условиях, и длительной промывки целевого продукта от щелочных металлов, а также значительного сокращения длительности процесса.

Керамический материал, полученный по данному изобретению, пригоден для использования в конденсаторной технике, так как он характеризуется тангенсом угла диэлектри- 35 ческих потерь не более требуемой нормы для указанного типа материалов ((6 10 ) и характеризуется при этом следующими диэлектрическими показателями: диэлктрическая прони- 40 цаемость Г,.25-85 и величина ТК EL -4Î0-(+16ОО 10 Ц .

Необходимость предлагаемых условий проведения прсцесса обосновывается следующим.

Соотношение СаСоз:Si02 1:1 необходимо для получения нужйых свойств конечного продукта. Отклонения допустимы только в узких. пределах (0,98-102), так как избытки СаО и Si0> ухудшают спекаемость и свойства материала.

Uhrpozae предепы отношений СаСО> и TiÎ захватывают области, где мож-. но получить спекающиеся материалы с различными . и TKg. 55

Выбранное количество HNO> позволяет перевести гидратированные Ti 0 и Si0 в активное состояние без их переведения в коллоиды. Требуемое количество NH OH и {МН4,) <СО> обес.печивает нейтрализацию HNO> и соответствующее осаждение карбоната кальция. Большие количества осадителей, вызывают нежелательную пептизацию и появление в растворе титана за счет образования карбонатного комплекса.

Пример . В реактор объемом

10 л, снабженный быстроходной мешалкой, заливают 6 л воды, включают мешалку и устанавливают скорость ее вращения не менее 2500-3000 об/мин, после чего всыпают двуокись кремния в виде аэросила в количестве

310,33 r (5,17 моль) н для обеспечения хорошего смачивания и получения однородной взвеси перемешивание продолжают 1-1,5 ч. После этого добавляют к смеси 1 л 250 мл концентрированной азотной кислоты (60% или

13 моль/л) и всыпают постепенно

454,3 г высушенной гидроокнси титана в виде продажного продукта (метатитановая кислота) или гидратированной двуокиси титана, содержащей 87,9%

Т(0 . Перемешивание продолжа эт не менее 1-1,5 ч до образования плохо отстаивающейся суспензии. После этого всыпают карбонат кальция в количестве 510,2 r при 984 содержания основного вещества. После прекращения выделения СО в суспензию вливают аммиачно-карбонатный раствор, содержащий 4,1 л концентрированного водного раствора аммиака (13,5 моль/л) и 8,8 л 2,5 молярного раствора карбоната аммония. Суспенэию перемешивают еще 1-1,5 ч. Проверяют качественной реакцией полноту оса:хдения кальция, которую обеспечивают по мере необходимости добавлением осадителя для его доосаждения. После этого останавливают мешалку и сливают суспенэию на нутчфильтр. Осадок промывают один раз водой, сушат при 200 С,размалывают в барабанной фарфоровой мельнице в течение 1-2 ч. Порошок прокаливают при 1100-1200 С и после этбго иэ него спекают керамику.

Технико-экономическое преимущество изобретения определяется тем, что оно позволяет получить конденсаторные материалы в широком диапазоне ТКг,, которые значительно дешевле проьышленных материалов íà основе твердых растворов. алюмината лантана - титаната кальция и на основе титанатов бария, неодима и самария.

Формула изобретения

1. Способ получения керамическо-. го материала систеил Са5i03 -Tiод, включающий введение мелкодйсперсной двуокиси кремния, гидроокиси титана и кальцийсодерж щего компонента в воду в присутствии щелочного агента и термообработку образовавшегося осадка, о т л и ч а ю шийся тем, что,с целью упрощения процесса и улучешния диэлектри812721

Составитель Л. Романцева

Редактор, М. Петрова Техред Л.Пекарь Корректср Н.Швыдкая

Заказ 672/26 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35,, Раушская наб, д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ческих свойств целевого продукта, в воду предварительно диспергируют. двуокись кремния, после чего в образовавшуюся суспензию вводят азотную кислоту и гидроокись титана, а затем к полученной смеси добавляют карбонат кальция и щелочный агент.

2. Способ по п. 1, о т л и ч à toшийся тем, что в качестве ще.лочного агента используют аммиачнокарбонатный раствор.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а — 1О ю щ и и .с я тем, что указанные компоненты смеси берут в молярном соотнощении СаСО : SiO : T10> . HNO>. NH+OH: (МН ) СО = (0,09-1,01): (0,98-1, 02): (O,54,0f: (1) 5-2,0) - (5-6): (2-3) .

4. Способ по и. 1, о т ли ч аюшийся тем, что термообработку проводят в твердой фазе при 11001200 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1с Nat. Techn. Верееt. 1968, Р 14, 9 9, р. 191-196.

2. Патент СНА Р .3695836, кл. 423-331, опублик. 1972,