Сделай Сам Свою Работу на 5

Диоксид титана и другие важнейшие соединения, входящие в состав конденсаторной керамики.





Основным сырьем для изготовления керамических материалов, применяемых в производстве конденсаторов, является двуокись титана TiO2, имеющая высокое значение диэлектрической проницаемости. Керамику, которая в содержит много кристаллического TiO2, называют иногда рутиловой, по названию минерала рутила, состоящего в основном из TiO2.

В чистом виде TiO2 в природе почти не встречается и для нужд промышленности перерабатывают титансодержащие руды, главным образом минералы ильменит FeTiO3, сфен CaTiSiO5, перовскит СаTiO3 и др. Двуокись титана TiO2 существует в трех модификационных формах: анатаз, брукит и рутил. Рутил является устойчивой высокотемпературной формой, в которую необратимо переходят при нагревании первые две формы TiO2.

Керамические материалы для конденсаторов, кристаллической основой которых является TiO2 и титанаты, получили название тиконды (титановые конденсаторы). На основе TiO2 создан целый ряд тикондов, которые обозначаются буквой Т и цифрой, представляющей среднюю величину диэлектрической проницаемости этого материала, например Т-60, Т-80 и т. д. Существенным недостатком рутиловой керамики является большой отрицательный ТКε, который при повышении температуры изменяет емкость конденсаторов. В ряде случаев необходимо, чтобы керамический материал обладал ТКε, близким к нулю, или был кране мал, что позволет изготовить из него конденсатор с максимально стабильной емкостью при определенных температурах.



Керамические материалы, из которых изготовляют конденсаторы с высокой стабильностью емкости, получили название термоконды (термостабильные конденсаторы). Термоконды имеют диэлектрическую проницаемость ниже, чем тиконды, и обладают малым положительным или отрицательным коэффициентом диэлектрической проницаемости. Уменьшение ТКε в термокондах достигается введением в состав керамической массы некоторых соединений, которые самостоятельно обладают положительным ТКε или в процессе обжига образуют с TiO2 новые кристаллические фазы, имеющие также положительный ТКε. Такими добавками, снижающими ТКε чисто рутиловой керамики, являются ZrО2, MgO, SnO, ВаО, образующие соединения с положительными ТКε.



С введением соответствующих соединений, чаще всего в виде окислов, происходит взаимодействие с TiO2, в результате которого должны образоваться определенные кристаллические фазы.

Простейшие составы могут содержать только TiO2 и в качестве пластификатора огнеупорную пластичную глину в переменном количестве. При этом можно получить ряд материалов с убывающим значением ε по мере возрастания в массе глины, диэлектрическая проницаемость которой равна 7(рис). Среди других соединений большое значение имеет ZrTiО4. В системе ZrО2—TiО2 имеется только одно двойное соединение, а именно ортотитанат циркония. Для изготовления конденсаторной керамики имеет значение не только сам ортотитанат циркония, но и составы, лежащие в области твердых растворов системы ZrTiO4— ТiO2.

Конденсаторную керамику с более высоким значением ε можно получить путем синтеза CaTiO3, который имеет ε=150, и особенно титаната бария, обладающего очень высоким значением диэлектрической проницаемости, равным 1100 (при 20°С). Конденсаторы изготовляют и из других соединений, которые синтезируются в системах CaZrO3—СаТiO3; Mg2TiO4—СаTiO3; CaSnO3 -CaZrO3 -СаТiO3; LaAlO3— CaTiO3.

На основе составов системы Mg2TiO4—СаTiO3 получают ряд материалов, имеющих сравнительно невысокое значение диэлектрической проницаемости при положительном или отрицательном ТКε. Практическое применение нашел состав, в котором основную кристаллическую фазу представляет ортотитанат магния и который содержит лишь незначительное количество СаTiO3, имеющий большой отрицательный ТКε и тем самым понижающий ТКε всей системы. Температура синтеза при обжиге спека 1300-1350° С, температура обжига изделий 1440- 1460° С.



Конденсаторные материалы на основе соединения системы CaSnO3 -CaZrO3 -СаТiO3 по своему составу представляют непрерывный ряд тверцых растворов, которые можно выразить формулой Са (Sn, Zr, Ti) О3. Варьируя соотношение компонентов, можно получать материалы с значениями ε до 20, и слабоположительным или слабоотриц. ТКε. Керамические изделия на основе составов этой системы получают из смеси раздельно синтезируемых спеков CaSnО3 при 1380- -1420 С, CaZrO3 при 1250- 1300е С и CaTiО3 при 1200— 1300°С. Температура обжига изделий зависит от соотношения фаз и колеблется в пределах 1380 -1420° С

В настоящее время широко применют массы на базе системы LaAlO3—CaTiO3 , основной кристаллической фазой в которой является твердый раствор (Са, La) (Al,Ti)O3. Главным достоинством конденсаторных материалов на основе составов этой системы является более высокое значение диэлектрической проницаемости, чем у других масс, применяемых для изготовления конденсаторов, и более стабильные значения ТКε. В зависимости от соотношения фаз ε и ТКε может меняться до предельных значений, присущих чистым соединениям. LaAlO3 и CaTiO3.

При соотношении LaAlO3 и CaTiO3, равном 1:1, диэлектрическая проницаемость равна 40 и при определенных условиях синтеза ТКε приближается к нулевому значению, что является важнейшим условием стабильности эксплуатации конденсатора.

Для изготовления сегнетоэлектрических конденсаторов большой емкости используют BaTiО3 и тв растворы в системах ВаТiO3— SrTiO3, BaTiO3- CaZrO3, BaTiO3-CaTiO3 , Ba4Ti3O12— BaTiO3, BaTiO3— BaZrO3 и ряд других композиций. Диэлектрическая постоянная этих систем находится в пределах 900—8000 при переменных значениях ТКε.

В производстве конденсаторной керамики в большинстве случаев предварительно синтезируют кристаллические фазы в порошках или брикетах (спеки). Необходимость такого синтеза обусловлена большими усадками масс, обильным газовыделением из разлагающихся солей (например, карбонатов), что влечет за собой недопустимую деформацию изделий. В некоторых случаях ведут раздельный синтез входящих в состав масс кристаллических фаз. Только в некоторых случаях возможен синтез этих масс непосредственно в изделии при его однократном обжиге.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.