PL53726B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.X.1967 53726 KI. 80 b, 8/13 MKP C 04 b UKD 3*|* Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Zenon Kurbiel, mgr inz. Marian Ciesla, Feliks Budzinowski, Pawel Baraskiewicz Wlasciciel patentu: Zaklady Ceramiki Radiowej Przedsiebiorstwo Pan¬ stwowe, Warszawa (Polska) Sposób regulowania punktu Curie dielektryka ferroelektrycznego Przedmiotem wynalazku jest sposób regulowa- wania punktu Curie dielektryka ferroelektryczne¬ go z tytanianu baru, przez wprowadzenie do masy dielektryka okreslonej ilosci trójtlenku antymonu.Znane sa juz metody regulowania punktu Curie dielektryka z tytanianu baru, przez wprowadzenie do dielektryka okreslonych ilosci cynianu baru, cynianu strontu, cynianu wapnia. Metoda ta znana jest miedzy innymi z patentu PRL nr 51072 w którym odpowiednie wlasnosci dielektryka zwia¬ zane z umiejscowieniem punktu Curie, uzyskuje sie, przez wykonanie w okreslonym stosunku ilos¬ ciowym, mieszaniny tytanianu baru z cynianem baru, cynianem wapnia i cynianem strontu.Inne znane sposoby polegaja na zmianie stopnia zmielenia masy dielektryka, redukcji w procesie spiekania. Wszystkie wymienione sposoby sa jed¬ nak niedokladne, malo skuteczne w dzialaniu, a ich przeprowadzenie wymaga duzej pracochlon¬ nosci np. przedstawiona metoda uzyskiwania die¬ lektryka w patencie nr 51072 jest nieekonomiczna i malo powtarzalna w wykonaniu, poniewaz wy¬ maga stosowania skladników o pochodzeniu syn¬ tetycznym — cynianu baru, cynianu wapnia, cy¬ nianu strontu.Synteze tych substancji przeprowadza sie w temperaturze 1350—1400°C przy zuzywaniu du¬ zych nakladów robocizny i mocy energetycznej, uzyskanie przy tym czystych substancji praktycz¬ nie nie jest mozliwe, gdyz reakcje syntezy zacho- 10 15 20 25 dzace w wysokich temperaturach sa niezwykle trudne do kontrolowania. Powyzsze trudnosci ma¬ ja bezposredni wplyw na jakosc uzyskiwanego ta metoda dielektryka i jak bedzie dalej podane, za¬ stosowanie sposobu wg niniejszego wynalazku, przedstawia duzo korzystniejsze rozwiazanie uzys¬ kania dielektryka o wysokojakosciowych parame¬ trach technicznych.Podobnie regulowanie punktu Curie metodami zmiany stopnia rozdrobnienia masy dielektryka i redukcji w procesie spiekania nie ma praktycz¬ nego znaczenia, z uwagi na bardzo maly zakres tej regulacji i jej efektywnosc.Celem wynalazku jest usuniecie tych wad i op¬ racowanie sposobu, za pomoca którego mozliwe jest plynne, dowolne regulowanie punktu Curie w dielektryku z tytanianu baru, to znaczy takie jego umiejscowienie, jakie wymagane bedzie dla pozadanej wielkosci stalej dielektrycznej i tempe¬ raturowej zaleznosci pojemnosci dielektryka.Istota wynalazku jest rozwiazanie tego zadania w ten sposób, ze do masy dielektryka o skladzie: tytanian baru 85—91 czesci wagowych, weglan baru 0,8—5,5 czesci wagowych, weglan wapnia 0,2— 1,0 czesci wagowych, weglan magnezu 0,0—2,0 czesci wagowych, tlenek cyny 0,0—2,3 czesci wagowych, tlenek cynku 0,0—6,0 czesci wagowych, dwutlenek tytanu 0,0—0,5 czesci wagowych, dwu¬ tlenek manganu 0.0—0,3 czesci wagowych, wpro- 53726 453726 3 wadza sie, poprzez mechaniczne mieszanie, 0,1— 5,0% czesci wagowych trójtlenku antymonu.Sposób wedlug wynalazku odznacza sie duza rozpietoscia zakresu regulacji punktu Curie, pow¬ tarzalnoscia oraz dokladnym dzialaniem. Wedlug licznych przeprowadzonych badan okazalo sie, ze 0,1% ilosci wagowych trójtlenku antymonu, po wprowadzeniu do masy dielektryka, przesuwa w nim punkt Curie w kierunku temperatur ujemyeh, -sirednio o 3°C. Trójtlenek antymonu nadaje dielek¬ trykowi bardzo duza wytrzymalosc termiczna.Dielektryk przygotowany z masy gdzie wprowa¬ dzony zostal trójtlenek antymonu, wykazuje bar¬ dzo wysoka opornosc wlasciwa skrosna rzedu 1013 Ohma • cm do temperatury 150°C, wytrzymalosc dielektryczna 8—10 kV/mm oraz bardzo niski tgS 10—100 . 10~4 przy czestotliwosci 1 kHz.Dielektryk nie zawierajacy trójtlenku antymonu np. wykonany wedlug patentu PRL nr 51072 po¬ siada znacznie gorsze parametry elektryczne, opornosc skrosna wlasciwa 1012 Ohma • cm wy¬ trzymalosc dielektryczna 3 kV/mm, tgS 300— 500 . 10"4, Podobne dielektryki produkowane przez znane firmy zagraniczne posiadaja gorsze para¬ metry elektryczne np. dielektryk z tytanianu baru typ S 10 000 firmy Siemens posiada opornosc skrosna wlasciwa 1012 Ohma. cm, tgS 200 . 10~4, wytrzymalosc dielektryczna 5 kV/mm.Sposób wedlug wynalazku zostanie omówiony na podstawie przykladów wykonania mas dielek¬ tryków, w których zawartosc dwutlenku antymo¬ nu, odpowiada scisle okreslonemu umiejscowieniu punktu Curie dielektryka, gdzie przyklad I-szy zawiera recepture dielektryka z punktem Curie w temperaturze -70°C, przyklad Il-gi recepture dielektryka z punktem Curie w temperaturze + 15°C, przyklad Ill-ci recepture dielektryka z punktem Curie w temperaturze + 30°C.Przyklad I.Suche skladniki surowcowe wedlug nastepuja¬ cego ilosciowego skladu, wyrazonego w czesciach wagowych: tytanian baru weglan baru weglan wapnia weglan magnezu tlenek cynowy dwutlenek manganu trójtlenek antymonu 87,0 5,3 0,9 1,7 0,1 0,3 4,7 zasypuje sie do mlyna wibracyjnego, najkorzyst¬ niej o amplitudzie drgan okolo 3 mm i czestotli¬ wosci 1500 drgan na minute, ze stalowymi elemen¬ tami mielacymi, w kolejnosci wedlug receptury, miesza sie w czasie 1,5 godziny, wyladowuje polo¬ we mieliwa, zasypuje wyladowane mieliwo pono¬ wnie do mlyna i miesza przez nastepne 1,5 godzi¬ ny. Po tym czasie opróznia sie mlyn calkowicie z mieliwa do pojemników na mase.Wykonana wedlug przykladu masa dielektryka posiada po spieczeniu w temperaturze ok. 1400°C nastepujace wlasnosci elektryczne: stala dielekt¬ ryczna 900—1000, tgS 20. 10~4, opornosc skrosna wlasciwa 1013 Ohma . cm, wytrzymalosc dielektry- 4 czna 12 kWmm, zmiany pojemnosci dielektrycznej w temperaturze od — 60°C do + 150°C ± 5%.Dielektryk o zblizonych wlasnosciach nie jest dotychczas w kraju produkowany, natomiast znana 5 jest jego produkcja w firmach zagranicznych Sie¬ mens, Rosenthal, Philips, jak juz jednak wspom¬ niano, dielektryk produkowany przez te firmy po¬ siada gorsze parametry elektryczne np. dielektryk R 700 firmy Rosenthal posiada stala dielektryczna io 700, tg5 150 . 10-4, zmiany pojemnosci dielektrycz¬ nej w temperaturze od —60°C do +120°C ± 20%.Przyklad II. Suche skladniki surowcowe wed¬ lug nastepujacego ilosciowego skladu, wyrazonego 19 w czesciach wagowych: tytanian baru weglan baru weglan wapnia tlenek cynowy tlenek cyniku dwutlenek manganu dwutlenek tytanu trójtlenek antymonu 90,25 3,50 0,80 2,22 1,30 0,25 0,50 1,18 zasypuje sie do mlyna wibracyjnego i miesza w sposób identyczny jak w przykladzie I-szym.Wykonana wedlug przykladu masa dielektryka po¬ siada po spieczeniu w temperaturze 1380°C naste- 80 pujace wlasnosci elektryczne: stala dielektryczna 15 000, tg 8 60 • IO-4, opornosc skrosna wlasciwa 1013 Ohma • cm, wytrzymalosc dielektryczna 8 kV/ mm, zmiany pojemnosci dielektrycznej w tempera¬ turze od—60°C do +85°C +30% —70%. Dielektryk 35 o zblizonych wlasnosciach dotychczas w kraju nie jest produkowany. Sposób jego wytwarzania przed¬ stawiony zostal w wymienionym patencie nr 51072, jak juz jednak podano, sposobem tym uzyskuje sie dielektryk posiadajacy gorsze parametry elek- 40 tryczne: stala dielektryczna 10 000, tg 5 300—500 . • 10-4, wytrzymalosc dielektryczna 3 kV/mm.Przyklad III. Suche skladniki surowcowe we¬ dlug nastepujacego ilosciowego skladu, wyrazone¬ go w czesciach wagowych: tytanian baru weglan baru weglan wapnia tlenek cynowy tlenek cynku dwutlenek manganu trójtlenek antymonu 90,9 0,8 0,2 2,2 5,2 0,1 0,6 55 zasypuje sie do mlyna wibracyjnego i miesza w sposób identyczny jak w przykladzie I-szym.Wykonana wedlug przykladu masa dielektryka po¬ siada po spieczeniu w temperaturze 1320°C naste¬ pujace wlasnosci elektryczne: stala dielektryczna 60 6000, tg 6 100 • 10~4, opornosc skrosna wlasciwa 1013 Ohma • cm, wytrzymalosc dielektryczna 7 kV/mm, zmiany pojemnosci dielektrycznej w temperaturze od —60°C do +85°C + 20% —50%.Dielektryk o zblizonych wlasnosciach dotychczas 65 w kraju nie jest produkowany, nie znane jest tez53726 jego wytwarzanie za granica. Dielektryk ten po¬ siada stosunkowo wysoka stala dielektryczna przy malych zmianach pojemnosci dielektrycznej w tem¬ peraturze, ma to ogromne znaczenie w konstrukcji i zastosowaniu dielektryka, jak dotychczas dielek¬ tryk wedlug przykladu jest jedynym znanym die¬ lektrykiem tego typu.Dielektryk wedlug wynalazku z wyregulowanym punktem Curie znajduje wazne zastosowanie w kondensatorze ferroelektrycznym, na wysokie napiecia pracy, wszedzie tam, gdzie wymagana jest wzgledna stabilnosc temperaturowych zmian po¬ jemnosci kondensatora i niski tg 8. Jego wykonanie w przeciwienstwie do znanych dotad metod wg wynalazku jest proste i oszczedne. 6 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób regulowania punktu Curie dielektryka 5 ferroelektrycznego o skladzie: tytanian baru 85—91 czesci wagowych, weglan baru 0,8—5,5 czesci wa¬ gowych, weglan wapnia 0,2—1,0 czesci wagowych, weglan magnezu 0,0—2,0 czesci wagowych, tlenek cyny 0,0—2,3 czesci wagowych, tlenek cynku 0,0— W —6,0 czesci wagowych, dwutlenek tytanu 0,0—0,5 czesci wagowych, dwutlenek manganu 0,0—0,3 czesci wagowych, znamienny tym, ze do masy die¬ lektryka wprowadza sie, poprzez mechaniczne mie¬ szanie, 0,1—5,0% czesci wagowych trójtlenku anty- 15 monu. PL