DD288505A7 - PROCESS FOR PREPARING HIGH-PURITY CALCIUM TITANICILATE CATISIO DEEP 5 (CTS) - Google Patents

PROCESS FOR PREPARING HIGH-PURITY CALCIUM TITANICILATE CATISIO DEEP 5 (CTS) Download PDF

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DD288505A7 DD32994289A DD32994289A DD288505A7 DD 288505 A7 DD288505 A7 DD 288505A7 DD 32994289 A DD32994289 A DD 32994289A DD 32994289 A DD32994289 A DD 32994289A DD 288505 A7 DD288505 A7 DD 288505A7
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calcium
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titanicilate
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DD32994289A
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Hans-Peter Abicht
Thomas Mueller
Dieter Voeltzke
Original Assignee
Martin-Luther-Universitaet Halle-Wittenberg,De
Keramische Werke Hermsdorf,De
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung der keramischen Verbindung Kalziumtitansilikat (CaTiSiO5; Titanit; Sphen) auf synthetischem Wege in hochreiner kristalliner Form. Die Verbindung stellt eine wichtige Komponente zur Herstellung elektrischer Funktionskeramiken, insbesondere Kondensatoren, dar. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, CTS nach einem Verfahren synthetisch herzustellen, welches bei moeglichst tiefen Temperaturen ablaeuft und reproduzierbar zu einem hochreinen, kristallinen Produkt fuehrt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaesz dadurch geloest, dasz eine thermisch leicht zersetzbare Ca-Komponente (vorzugsweise Ca(OH)2) mit TiO2 und einem amorphen SiO2-Rohstoff (vorzugsweise Suprasil) nasz gemahlen, getrocknet und fuer 0,5-2 Stunden einer Waermebehandlung bei 1 323 K bis 1 423 K unterworfen wird.{elektrische Funktionskeramik; Kondensatoren; Titanverbindungen; Kalziumtitansilikat; Synthese; Kalzination}The invention relates to a process for the preparation of the ceramic compound calcium titanosilicate (CaTiSiO5, titanite, sphene) in a synthetic manner in a highly pure crystalline form. The compound represents an important component for the production of electrical functional ceramics, in particular capacitors. The object and the object of the invention is to synthetically produce CTS by a process which proceeds at the lowest possible temperatures and leads reproducibly to a high-purity, crystalline product. This object is achieved according to the invention in that a thermally easily decomposable Ca component (preferably Ca (OH) 2) is ground with TiO 2 and an amorphous SiO 2 raw material (preferably Suprasil), dried and heat-treated for 0.5-2 hours 1 323 K to 1 423 K. {electric functional ceramics; capacitors; Titanium compounds; Calcium titanium silicate; Synthesis; calcination}

Description

Charakteristik der bekannten LösungenCharacteristic of the known solutions Es gibt zwei prinzipielle Wege zur Herstellung von Kalziumtitansilikat (CTS). Die erste Möglichkeit besteht in der Kalzination vonThere are two principal ways of producing calcium titanosilicate (CTS). The first possibility is the calcination of

amorphen Ausgangsverbindungen, die durch chemische Fäüungsreaktionen hergestellt wurden. So wird in der Patentschriftamorphous starting compounds prepared by chemical fumigation reactions. So in the patent

SU 623829 das CTS durch alkalische Fällung von gelösten und gemischten Ca-, Ti- und Si-Verbindungen bei einem pH-Wert vonSU 623829 the CTS by alkaline precipitation of dissolved and mixed Ca, Ti and Si compounds at a pH of

10-12,5 und nachfolgender Kalzination bei 1023-1073K gewonnen.10-12.5 and subsequent calcination at 1023-1073K.

Vance beschreibt in Mater. Res. Bull. 21 (1986) 321 -9 die Herstellung des CTS über ein Ca-Ti-Si-GeI, das über intermediäresVance describes in Mater. Res. Bull. 21 (1986) 321 -9 the preparation of the CTS via a Ca-Ti-Si-GeI, which via intermediate CaTiOj nach Kalzination bei 1573 K zum Endprodukt führt.CaTiOj leads to calcination at 1573 K to the final product. In der Patentschrift US 3.695.836 wird die Synthese von reinem CTS geschüttt, wobei eine wäßrige Mischung von CaO, TiO2 undThe patent US 3,695,836 sheds the synthesis of pure CTS, wherein an aqueous mixture of CaO, TiO 2 and SiO2 unter Zusatz von Mineralisatoren einer 12stündigen hydrothermalen Behandlung (T473K; ρ 1,45 MPa) unterworfen wird.SiO 2 is subjected to a 12-hour hydrothermal treatment (T473K; ρ 1.45 MPa) with the addition of mineralizers. Gerade dieser Weg erfordert einen hohen apparativen und zeitlichen Aufwand sowie ausgewählte Grundchemikalien.Especially this way requires a high expenditure in terms of equipment and time as well as selected basic chemicals. Der zweite Weg basiert auf einer klassischen, keramischen Technologie mit den Schritten Mischen/Mahlen der festenThe second way is based on a classic, ceramic technology with the steps mixing / grinding the solid Ausgangsstoffe, Kalzination, Feinmahlen und anschließend nochmaliger Wärmebehandlung.Starting materials, calcination, fine grinding and then repeated heat treatment. Belous et al. (Ukr. Khim. Zh 53 (1987) 129-132) untersuchten in diesem Zusammenhang die Systeme CaO/Anatas/SiO2, CaCO3/Belous et al. (Ukr. Khim. Zh 53 (1987) 129-132) investigated in this connection the systems CaO / anatase / SiO 2 , CaCO 3 / Anatas/ SiO2, CaCO3/Rutil/SiO2 im Temperaturbereich bis 1633 K. Es wurde gefunden, daß unabhängig von denAnatase / SiO 2 , CaCO 3 / rutile / SiO 2 in the temperature range up to 1633 K. It has been found that independently of the Ausgangsstoffen CTS über die Zwischenprodukte CaTiOj und 0-CaSiO3 gebildet wird, wobei ein enges Temperaturintervall naheStarting materials CTS via the intermediates CaTiOj and 0-CaSiO 3 is formed, with a narrow temperature interval close

des Schmelzpunktes (1643K) gewählt werden muß.of the melting point (1643K) must be selected.

Im DD-WP 254934 wird ein Zweistufenprozeß der CTS-Herstellung geschützt, wo der erste Schritt die CaTiO3-Bildung darstellt,DD-WP 254934 protects a two-step process of CTS production, where the first step is the formation of CaTiO 3 ,

dem sich die Reaktion mit mechanisch aktiviertem Quarzmehl bui einer Temperatur von 1493-1533 K für die Dauer 1 Stunde anschließt.followed by the reaction with mechanically activated quartz flour bui a temperature of 1493-1533 K for a period of 1 hour.

Nach WP 263747 wird CTS hergestellt, in dem CaO, TiO2 oder CaTiO3 bzw. Gemische dieser Komponenten und ein SiO2-Rohstoff,According to WP 263747, CTS is produced in which CaO, TiO 2 or CaTiO 3 or mixtures of these components and a SiO 2 raw material,

der zu mindestens 45Gew.-% aus Cristobalit besteht, gemischt und einer Temperaturbehandlung von 1453-1533K für 0,5-8 Stunden unterzogen wird. Charakteristisch für diesen Syntheseweg sind die hohen Kalzinationstemperaturen von 1473 K.which consists of at least 45% by weight of cristobalite, is mixed and subjected to a temperature treatment of 1453-1533K for 0.5-8 hours. Characteristic of this synthesis pathway are the high calcination temperatures of 1473 K.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches Vorfahren zur Herstellung von hochreinem, synthetischen CTS nach der keramischen Technologie anzugoben, wobei die Bildungstemperaturen für das CTS < 1423K sein sollen. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte CTS muß auf Grund seiner Eigenschaften als wesentlicher Bestandteil elektrischer Funktionskeramiken einsetzbar sein.The aim of the invention is to apply a simple ancestor for the production of high purity, synthetic CTS according to the ceramic technology, wherein the formation temperatures for the CTS should be <1423K. The CTS produced by the process according to the invention must be usable on the basis of its properties as an essential component of electrical functional ceramics.

Darstellung dos Wesens der ErfindungRepresentation dos essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von hochreinem CTS nach der keramischen Technologie bei niedrigen Kalzinationstemperaturen von T < 1423 K.The object of the invention is the production of high purity CTS according to the ceramic technology at low calcination temperatures of T <1423 K.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Ca-Verbindung als Ausgangsstoff verwendet wird, die sich bei Temperaturen < 773 K in reaktives CaO umsetzt. Diese Ca-Verbindung wird mit einem amorphen Si02-Rohstoff sowie TiO2 naß gemahlen und dieses Pulvergemisch nach dem Trocknen für 0,5-2 Stunden einer Wärmebehandlung von 1323-1423K unterzogen. Dabei tritt als Zwischenstufe bevorzugt CaSiO3 gegenüber CaTiO3 auf. Die Ca-Verbindung kann Ca(OH)2 sein; das amorphe SiO2 eine Fällungskieselsäure (Suprasil).The object is achieved in that a Ca compound is used as starting material, which converts at temperatures <773 K in reactive CaO. This Ca compound is wet-ground with an amorphous SiO 2 raw material and TiO 2 and, after drying, this powder mixture is subjected to a heat treatment of 1323-1423K for 0.5-2 hours. CaSiO 3 preferably occurs as an intermediate over CaTiO 3 . The Ca compound can be Ca (OH) 2 ; the amorphous SiO 2 is a precipitated silica (Suprasil).

AusführungsbeisplelAusführungsbeisplel

15g Ca(OH)2,15,98g TiO2 und 12g SiO;, (Suprasil) werden mit 45g Achatkugeln und 200ml dest. H2O 24 Stunden in einer PVC-Trommel gemischt, anschließend abgesaugt, bei 12O0C getrocknet. Das so erhaltene Pulvergemisch wird 2 Stunden bei 1373 K kalziniert Das Röntgendifraktogramm zeigt hochreines, kristallines CTS an.15 g Ca (OH) 2 , 15.98 g TiO 2 and 12 g SiO 2 ; , (Suprasil) are made with 45g agate balls and 200ml dist. H 2 O mixed for 24 hours in a PVC drum, then filtered with suction, dried at 12O 0 C. The resulting powder mixture is calcined at 1373 K for 2 hours. The X-ray diffractogram indicates high-purity, crystalline CTS.

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung von Kalziumtitansilikat (CaTiSiO6) nach einer keramischen Technologie bei niedrigen Kalzinierungstemperaturen unter Verwendung einer Ca-Komponente, die sich bei Temperaturen von <773 K in reaktives CaO umsetzt, und die mit einem amorphen SiO2-Rohstoff und TiO2 naß gemischt und nach dem Trocknen des Gemisches für 0,5-2 h einer Temperaturbehandlung unterworfen wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperaturbehandlung des Pulvergemisches bei 1323 bjs 1423 K erfolgt.Process for the preparation of calcium titanosilicate (CaTiSiO 6 ) by a ceramic technology at low calcination temperatures using a Ca component which converts to reactive CaO at temperatures of <773 K and which is wet mixed with an amorphous SiO 2 raw material and TiO 2 and after drying the mixture is subjected to a temperature treatment for 0.5-2 h, characterized in that the temperature treatment of the powder mixture at 1323 bjs 1423 K. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahr m zur Herstellung der Verbindung Kalziumtitansilikat in hochreiner, kristalliner Form auf einem synthetischen Wege. Die Verbindung ist eine wichtige Komponente zur Herstellung elektrischer Funktionskeramiken, insbesondere keramischer Kondensatoren.The invention relates to a method m for producing the compound calcium titanosilicate in a highly pure, crystalline form by a synthetic route. The compound is an important component for the production of electrical functional ceramics, in particular ceramic capacitors.
DD32994289A 1989-06-26 1989-06-26 PROCESS FOR PREPARING HIGH-PURITY CALCIUM TITANICILATE CATISIO DEEP 5 (CTS) DD288505A7 (en)

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