DE2637762A1

DE2637762A1 - Verfahren zur herstellung eines keramischen dielektrikums

Info

Publication number: DE2637762A1
Application number: DE19762637762
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Chem Just
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-08-21
Filing date: 1976-08-21
Publication date: 1978-02-23

Description

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Dielektrikums.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bariumtitanat und Bariumstannat enthaltenden, dichtgebrannten keramischen Dielektrikums.
Ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Dielektrikums für elektrische Kondensatoren aus dem Zweistoffsystem BatiO3 - BaSnO3 ist aus der Literaturstelle: Palatzky '2echnische Keramik', VEB Verlag Technik, Berlin 1954, bereits bekannt. Aus Bild 33 auf Seite 83 entnimmt man für BaTiO3 eine Dielektrizitätskonstante von etwa 8000 im Curiepunkt. Da ein keramisches Dielektrikum auf BaTiO3-Basis, dessen Curiepunkt unter Zimmertemperatur liegt, kleinere elektrische Verluste aufweist als ein solches, dessen Curiepunkt über Zimmertemperatur liegt (Seite 90, Absatz 4), wird dem BaTiO3 BaSnO3 zugesetzt, um den Curiepunkt entsprechend zu verschieben (Seite 90, Absatz 2 und 3). Dieses BaTiO3-BaSnO3-S-stem weist eine Dielektrizitätskonstante von etwa 10000 im Curiepunkt auf. Es besteht aber das Bedürfnis, die Dielektrizitätskonstante eines derartigen keramischen Dielektrikums weiter zu erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein keramisches Dielektrikum der oben erwähnten Gattung mit einer wesentlich höheren Dielektrizitätskonstanten zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gemisch von 80 bis 90 Gewichtsprozente BaTiO3, 10 1 20 ' BaSn03, 0,2 1 2,0 1 TiO2, 0,1 1 0,5 1 Al(OH)3, 0,05 1 0,5 1 La2(TiO3)3, 0,05 1 0,5 CeO2, 0,05 ' 0,5 ' MnC03, oder von chemischen Verbindungen, die während des Dichtbrennens die vorgenannten Stoffe ergeben1 dichtgebrannt wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das vorgeschlagene Dielektrikum eine etwa doppelt so große Dielektrizitätskonstante aufweist wie das bekannte Dielektrikum bei gleichzeitig guten elektrischen Eigenschaften. Mit diesem Dielektrikum kann ebenfalls eine wesentliche Verkleinerung von Kondensatoren erzielt werden, für die eine Dielektrizitätskonstante von 10000 gefordert wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein Gemisch von 83,1 Gewichtsprozenten BaTiO3, 15,2 ' BaSnO3, 1,2 1 TiO2, 0,2 1 A1(OH)3, 0,2 2 La2(TiO3)3, 0,05 1 Ce02, 0,05 MnCO,, dichtgebrannt wird.
In weiterer Ausgestaltung nach der Erfindung wird das Gemisch mit Tylose(R)-Lösung als Plastifizierungsmittel versetzt, in die gewünschte Form gebracht und anschließend eine Stunde lang bei 13800C bis 14000C dichtgebrannt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle.
Diese Tabelle zeigt die elektrischen Eigenschaften von 23 verschiedenen Gemischen mit dem bekannten Gemisch 1 und den Gemischen 2 bis 23 nach der Erfindung. Wie man sieht, bewirkt ausgehend vom Gemisch 1 der Zusatz von Ti02 eine niedrigere Brenntemperatur und eine Vergrößerung der Dielektrizitätskonstanten, während die Zugabe von A1(OH)3 eine verbesserte Sinterung der Keramikmasse zur Folge hat. Durch Hinzufügen von CeO2 erreicht man niedrige Werte des Verlustwinkels; da CeO2 aber in einer gelegentlich reduzierenden Ofenatmosphäre leicht reduziert wird, ist seine Anwendung nur in einer oxydierenden Atmosphäre von Nutzen. Da eine heizt reduzierende Atmosphäre im Brennofen bei den hohen Brenntemperaturen (1380-1400°C) nicht immer vermieden werden kann, wird anstelle von CeO2 La2(TiO3)) verwendet, das ähnliche Eigenschaften aufweist. Um CeO2 dennoch in Verbindung mit La2(iO3)3 in einer reduzierenden Atmosphäre verwenden zu können, wird der Keramikmasse flnCO3 hinzugefügt, das die Reduktion von CeO2 verhindert (Gemisch 23). Das bevorzugte Gemisch 23 mit seinen günstigen elektrischen und mechanischen Eigenschaften kann bei einer rein oxydierenden Ofenatmosphäre auch durch das Gemisch 20 ersetzt werden, das einen noch günstigeren Verlustwinkel aufweist.
Bei der Lebensdauerprüfung des bevorzugten Gemischs 23 während 1000 Stunden bei 850<) und 1 kV-/mm gab es keine Ausfälle noch Änderungen der elektrischen Eigenschaften.
Diese Keramik C 20000 kann zur Herstellung von Kondensatoren verwendet werden, die bis 850<) und bei Spannungen bis ca.

500 V-/mm eingesetzt werden können.

Bestandteile der Keramik Eigenschaften der Keramik
Gewichtsprozente
KA l
11
S o a>k Pld
M oN) 0n Pi zu ei CO
rnO 0 zur0 M C> tI
4 . n N O N d O n cm H : tQ
H O v r1 O U V h O O od d 2 1 rn
e m m m H 0) CO O G 2 m m o CO ca m r'
m F9 0 4 H F9 PI M
1 83,7 16, l 1500 14500 66 1s5-106 6
2 83,5 16, 0,2 1450 10700 35 8. 104 6
3 83,3 16, 0,5 1360 22000 68 8. 104 9
4 82,9 16,1 1,0 1360 18000 65 1- 105 8
5 84,6 15; 0,3 1500 9500 22 4. 104 8
6 83,9 148 1,3 1450 1900 19 1 106 8,5
7 82,8 16,1 1 0,1 1360 26000 90 8 104 6,5
8 82,6 16; ;C 1,0 0,3 1400 18000 50 3. 104 3
9 83,1 150 1, 0,2 0,2 1380 19800 49 8- 104 3
4
10 83,4 15,3 1,0 0,1 0,2 1380 17800 53 5 10 3
11 83,4 15,3 1, 0,2 0,1 1385 15600 25. 1105 5
12 83,3 15, 1,0 0,3 0,1 1385 15500 50 8. 104 4
13 83,1 15,3 1,0 0,3 0,3 1400 18200 15 4. 104 4
14 83, 15,3 1,0 0,5 0,1 1360 ; 13400 45 1- 10 5
15 83,2 15,3 1, 0,2 0,1 1380 I 20000 66 7. 104 4
16 83,2 15, 1, 0,2 0,15 1390 18000 42 8. 104 4
17 83,2 15, lt 0,3 0,2 1380 16000 39 7. 104 4
18 83,1 15, Ii 0,3 0,1 0,2 1380 15000 6 8' 104 4
19 83,1 15, 1, 0,2 0,05 0,2 1380 18000 41 9' 104 3,5
20 83,1 1 15, 1, 0,2 0,1 0,2 1380 20000 5 7. 104 4
21 83,1 15, 1, 0,2 0,2 0,05 1390 18000 55 7. 104 4
22 83,1 15, 1, 0,2 0,2 0,1 1390 19000 47 7. 104 4
23 83,1 15, 1, 0,2 0,05 0,2 0,05 1380 22000 16 16 105 4

Claims

Patentansprüche: Verfahren zur Herstellung eines BaTiO3 und BaSnO3 enthaltenden, dichtgebrannten keramischen Dielektrikums, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von 80 bis 90 Gewichtsprozeilten BaTiO3, 10 ' 20 ' BaSnO3, 0,2 ' 2,0 ' TiO2, 0,1 ' 0,5 Al(OH)3, 0,5 ' 0,5 ' La2(TiO3)3, 0,05 ' 0,5 ' CeO2, 0,05 ' 0,5 MnCO3, oder von chemischen Verbindungen, die während des Dichtbrennens die vorgenannten Stoffe ergeben, dichtgebrannt wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Dielektrikums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von 83,1 Gewichtsprozenten BaTiO3, 15,2 ' 3aSnO3, 1,2 1 TiO2, 0,2 ' Al(OH)3, 0,2 ' La2(TiO3)3, 0,05 ' CeO2, 0,05 ' MnCO3, dichtgebrannt wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines Pielektrikums nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch mit Tylose(R)-Lösung als Plastifizierungsmittel versetzt, danach in die gewünschte Form gebracht und anschließend eine Stunde lang bei 1380-14000C dichtgebrannt wird.