PT95672B

PT95672B - Processo para a preparacao de composicoes ceramicas e de produtos ceramicos a partir das mesmas

Info

Publication number: PT95672B
Application number: PT95672A
Authority: PT
Inventors: Paul Foley; Rainer Buckpesch
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1997-12-31
Also published as: IE64626B1; IE903823A1; EP0428880B1; EP0428880A1; DE3935471A1; DE59003691D1; JPH03150236A; PT95672A; US5145540A

Description

PROCESSO PARA / PREPARAÇAO DE COMPOSIÇOES CERÍMICAS”

A presente invenção refere-se δ uma composição cerãmi ca, sinterirúvel a baixas temperaturas, assim como ao substra to e a folha em camadas múltiplas para equipamento de micro-electrónica feitos desse material bem como a ura processo para s sua preparação.

As composições cerâmicas são. utilizadas na fabricação de elementos de comutadores electricos e outros dispositivos electricos em grandes quantidades, por exemplo, na fabricação de estruturas cerâmicas em varias camadas que, em geral, consistem num certo número de camadas de um material isolante ce râmico com peças de metal com a forma de camada colocadas entre elas (os assim chamados produtos cerâmicos de camadas múl tiplas).

Alem disso, são também importantes chapas cerâmicas de uma única camada (os chamados substratos). Essas chapas devem ter uma constante dieléctrica pequena e possuir coeficientes de dilatação térmica pequenos para que possam ser apropriados como material de suporte para os comutadores de alta frequência. Estes parâmetros dependem essencialmente apenas da sua composição química.

A partir da memória descritiva da patente de invenção norte-americana número 4-»523.275 θ conhecida uma composição de vidro de silicato-mulite que é apropriada como material

Ζ

de substrato e cujo coeficiente de dilatação térmica corresponde aproximadamente ao do silício, lo mesmo documento des creve-se a preparação de um material .para substrato que consiste em mulite e cordierite mas que não contém fase vítrea contínua.

A partir da memória descritiva da patente de invenção norte-americana número 4-Λ13.Ο61, conhece-se um processo para a preparação de substratos, de acordo com o qual se fundem e se temperam vidros especiais com adição de um agente formador de gérmenes cristalinos. No entanto, não existem materiais que não fundem nestas condições. Nesse caso, substitui-se uma parte do vidro por alfa-cordierite, e obtêm-se substratos de produtos vidro-cerâmicos sinterizados.

A partir da meméria descritiva publicada para inspecção pública do pedido de patente alemã 24· 6ΰ 931 > conhecem-se composições que, ao serem sinterizadas para obtenção de artigos cerâmicos, originam constantes dieléctricas pequenas e que consistem num material cerâmico refractério policristalino e num vidro colocado na zona da rede cristalina intermédia. rara a preparação da composição sinterizével, mistura-se profundamente uma substância refractéria, por exemplo, cordierite e um vidro com uma baixa temperatura de '.siiitéri-i. zação, uma pequena constante dieléctrica e um pequeno coefici ente ce dilatação térmica, por exemplo, vidro de borossilicato, sob forma finamente dividida, e sinteriza-se. Durante a sinterização, o vidro funde e preenche os espaços vazios que ficam entre as partículas refractérias na zona da rede cristã

Ζ / .¾ lina intermédia.

A presente invenção tem como base a descoberta de que a preparação de artigos cerâmicos sinterizados é facilitada se, como material de partida, não se utilizar cordierite mas sim uma mistura de óxido de alumínio, oxido de magnésio finamente dividido e dióxido de silício em partículas grosseiras.

A presente invenção refere-se, portanto, a uma composição cerâmica que é sinterizãvel a baixas temperaturas e que consiste numa mistura constituída por 40 a 90% em peso de um óxido metálico dificilmente fusível e finamente dividido, e 10 a 60% em peso de um vidro finamente dividido com um ponto de amolecimento compreendido entre 500 e 850°C, um coeficiente de dilatação térmica (= CDT) compreendido entre 2 e 5, 10

K 1 (medido no intervalo de 0 a 400°C) e uma constante dielé£ trica inferior a 5 (medida 10^ Hz e a 20°C). Esta composição caracteriza-se pelo facto de o óxido metálico consistir em MgO, Al20g e SÍO2, com uma proporção em peso de A^Og/MgO com preendida entre 1,8 - 4 e uma proporção em peso de SiC^ compreendida entre 42 e 65% em peso ou uma quantidade equivalente de correspondentes precursores de óxidos que, por aquecimento, se decompõem originando estes óxidos e o MgO, ou o percursor de MgO, possui uma granulometria média compreendida entre 0,05 e 3 micrometros (valor do diâmetro d^g) e o SÍO2, ou o precur sor de S1O2, possui uma granulometria média compreendida entre 2 e 20 micrometros (valor do diâmetro d^g).

A proporção de S1O2 está compreendida, de preferência, entre 43 e 60% em peso, em especial, 43 a 55% em peso. A proporção em peso A^Og/MgO estã compreendida, de preferência,

entre 2 e 3, em especial entre 2,2 e 2,7 e, de maneira especialmente preferida, entre 2,4 e 2,6.

A granulometria média do pó de óxido de magnésio utilizado na sinterização (ou do correspondente precursor) está compreendida, de preferência, dentro do intervalo de 0,1 e 3 micrómetros (valor do diâmetro d^g). A granulometria média do pó de SÍO2 utilizado na sinterização está compreendida, de preferência, entre 10 e 20 micrómetros (valor de d^g).

A granulometria do pó de óxido de alumínio utilizado não tem qualquer influência significativa nas propriedades do produto sinterizado. A granulometria pode estar compreendida, por exemplo, dentro do intervalo de 0,5 a 25 micrómetros.

Para a preparação de uma folha cerâmica verde flexível, com a quantidade mínima possível de produtos auxiliares orgânicos, a superfície específica do pó utilizado não deve ser demasiadamente elevada porque, caso contrário, a necessidade de agente ligante é demasiadamente grande. Preferem-se superfícies espe cificas do pó empregado compreendidas entre 1 e 20 m2/g, em es_ pecial, entre 1 e 10 m2/g.

Por aquecimento da composição, de acordo com a presente invenção, os óxidos ou os precursores dos óxidos reagem, com formação de cordierite. Quanto mais elevada for a proporção de cordierite, tanto melhores são as propriedades de resistência ao choque térmico e as propriedades electrónicas.

Um excesso de SiC>2 na cerâmica vítrea melhora o valor de , mas piora o valor de CDT.

As misturas de MgO finamente dividido apresentam (inde pendentemente de SiC^) uma temperatura de sinterização mais / 5

Ζ' baixa, Τρ uma temperatura de sinterização final mais baixa,

T£, e um menor intervalo de sinterização (T£ - T^) do que as misturas com óxidos de magnésio grosseiro. Uma combinação de óxido de magnésio fino e de SiC^ origina, além disso, uma considerável elevação da temperatura de amolecimento T . A granulometria do óxido de alumínio, pelo contrário, não influencia os parâmetros da sinterização. É uma vantagem da com posição cerâmica preparada de acordo com a presente invenção que o intervalo de trabalho ã disposição (T - T£) seja grande. Pode atingir-se um intervalo de trabalho igual a pelo menos 50 K sem qualquer dificuldade.

Os precursores do óxido de magnésio, por exemplo, hidróxido de magnésio e carbonato de magnésio. Os precursores de A^Og são, por exemplo, bauxite (A100H) ou Al(OH)g. 0 dióxido de silício pode ser utilizado sob a forma de quartzo, cristobalite, quartzo amorfo ou tridimite.

Como já se referiu na memória descritiva da patente de invenção norte-americana número 4.413.061, as cerâmicas de vidro ultrapassam, em determinadas finalidades de utilização, o óxido de alumínio puro, que possui uma constante dieléctrica ( § = 10) demasiadamente grande para muitas utilizações.

Depois da sinterização, a composição cerâmica, de acordo com a presente invenção, origina objectos cerâmicos que consistem num esqueleto de um material cerâmico refractário e um vidro que preenche os espaços vazios entre os grânulos. O material refractário policristalino finamente dividido empregado, que consiste em MgO, A^Og e SiC^, transforma-se em cordierite, que possui igualmente uma constante dieléctrica ( & = 4,5 - 5,1) f' f õ .¾ pequena. 0 esqueleto refractár-io formado durante a sinterização proporciona so material a resistência à deformação necessária. 0 material refraetário e o vidro sao conjuntamente responsáveis pelos baixos valores das constantes dieléctri cas e pelas pequenas perdas eléctricas a altas frequências.

componente de vidro é igualmente responsável pela pequena temperatura de sinterização, pela boa resistência química e pe las elevadas resistências de isolamento eléctrico do artigo ce ramico moldado obtido por sinterização.

A partir da composição preparada de acordo com a presente invenção, podem obter-se objectos moldados de cerâmica vítrea impermeáveis por sinterização, os quais sao apropriados como material de suporte para os elementos construtivos electrénicos.

A composição de acordo com a presente invenção, permite fabricar folhas de cerâmica não cozida que simultêneamente se sinterizam com uma metalização aplicada. Isto é importante, por exemplo, para a formação de estruturas de camadas múltiplas, os assim chamados elementos de camadas múltiplas. Meste caso, é necessário empregar na metalização metais nobres de elevado ponto de fusão, como, por exemplo, platina ou paládio. Os metais não “nobres , tais como volframio ou molibdenio, necessitam que, durante a sinterização, se mantenha uma atmosfera redutora. Ú ainda íâ*iCdhv©hiênte a pequena condutibilidade eléctrica destes metais. As composições de acordo com a pre sente invenção, podem-se comprimir a baixas temperaturas, tanto em atmosfera oxidante como em atmosfera redutora e, simultâneamente, serem ligadas por meio de metalização com metais que

possuem condutibilidade eléctrica excelente, como, por exemplo, cobre, prata, ouro ou as suas ligas com Pt ou Pd, por exemplo, Ag-Cu, Ag-Pd, Au-Pd ou Au-Pt.

Como as novas composições cerâmicas se podem sinterizar facilmente até a obtenção de uma elevada densidade (volume de poros fechados inferior a 5 /O» podem produzir-se com elas camadas que são absolutamente impermeáveis a gases e a líquidos e, que, portante, são apropriadas para vedações herméticas, especialmente para superfícies de separação entre materiais cerâmicos e metais, vidro que se encontra nos espaços vazios entre os grâ nulos do objecto cerâmico sinterizado tem, de acordo com a presente invenção, duas funções. Por um lado, serve como agente ligante para o material refraetério e, por outro lado, actua co mo agente fundente na sinterização em fase líquida e possibilita principalmente a compactação da composição a temperaturas baixas. Por causa do baixo ponto de amolecimento da fase vítrea, compreendido entre 5^0 e 85O°C, são possíveis temperaturas de sinterização compreendidas entre 9θθ θ 1100°C, em especial, entre 900 e 1000°C. Depois do arrefecimento do objecto moldado obtido por sinterização, o vidro é responsável pela con servação da forma e pela conservação das dimensões dos objectos. im recozimento do objecto sinterizado a temperaturas inferiores a 500°0 é vantajoso porque, caso contrário, existe o perigo de a peça construtiva se deformar nos processos de tratamento posteriormente realizados. Portanto, o ponto de amolecimento da fase vítrea também não deve ser inferior a 5θθ C.

Oom o aumento da proporção em peso do vidro na co$posi3 /

ção, de acordo com a presente invenção, (dentro do intervalo de 10 a 60 ;í), diminui a temperatura de sinterização (T^) e 5 temperatura de amolecimento, T , mas esta última de manei ra muito mais intensa. A diferença entre as duas temperaturas torna-se, por consequência, mais pequena. Por consequência, escolhe-se uma proporção de vidro de tal maneira grande que se atinge uma temperatura de sinterização que é ligeiramente menor do que a temperatura da sinterização do metal da pasta metãlica empregada e, por outro lado, a temperatura de amolecimento, , seja pelo menos 50°K, de preferência,pelo menos 100°K mais alta do que a temperatura de sinterização.

Preferivelmente, o vidro utilizado possui um coefici-6 ente de dilatação térmica compreendido entre 2,5 a 4-,5 . 10 £ . A constante dieléctrica do vidro é, de preferência, menor do que 4-,5. Preferem-se vidros que possuam uma boa resis tência química e também nao apresentem alterações em atmosferas redutoras. Para esta finalidade especial, são vantajosos vidros com ZnO, Sn0₂, pbO ou éxido de ferro.

vidro que preenche os espaços vazios entre o grânulos possibilita, durante a sinterização, uma elevada densidade bruta, que é pelo menos igual a 93 % da densidade que teoricamente se pode atingir . Para a fabricação de um objecto moldado, especialmente de um substrato de uma única camada ou de uma estrutura de camadas múltiplas , mistura-se a composição, de acordo com a presente invenção, com agentes auxiliares orgânicos, por exemplo, agentes dispersantes, agentes ligantes, agentes plastificantes, agentes de separação e, eventualmente, agentes anti-espumificantes e M.sgslyentgs,. À partir desta

- — K Φ mistura, obtêm-se uma camada fina de material não cozido (ma terial verde) por vazamento ou por outro processo de moldação. Sobre a superfície da folha verde assim obtida, coloca-se uma matriz geométrica de uma composição condutora ou que se torna condutora por sinterização, por exemplo, por impressão ou serigrafia. Como metal de metalização, escolhe-se um metal ou uma liga metálica cujas pastas possam ser cozidas à temperatu ra de sinterização. Neste caso, trata-se, em geral, de pastas de ouro, ouro/Pt ou Ag/Pd. Podem também utilizar-se pastas de cobre; no entanto, neste caso, deve proceder-se ao cozimen to na ausência de oxigénio.

Na fabricação de substratos por prensagem a seco, a proporção de matéria orgânica está compreendida entre cerca de 0,5 e 3% em peso. Na preparação de folhas cerâmicas verdes fÍ£ xíveis, a proporção de substâncias auxiliares orgânicas está compreendida entre 5 e 20% em peso, a proporção da composição cerâmica de acordo com a presente invenção entre 80 e 95% em peso. A espessura da folha fica compreendida, na maior parte dos casos, entre 0,1 e 2 milímetros, em especial, entre 0,1 e 1 milímetro.

A folha verde cerâmica assim obtida pode ser cozida com a correspondente espessura, directamente, de maneira a ob ter-se um substrato de camada única com uma espessura compreendida entre 0,3 e 1,5 mm com ou sem metalização.

Para a fabricação de estruturas de camadas múltiplas a partir de folhas verdes que consistem em pó cerâmico e aditi^ vos orgânicos, por exemplo, agentes ligantes, corta-se das folhas uma multiplicidade de cartões, fazem-se nestes, eventualmente, furos, que são preenchidos com pasta metálica e que, posteriormente, originam uma ligação condutora através do car tão e, em seguida, são recobertos com uma pasta que, além do ligante e do dissolvente, contém um metal dificilmente fusível, como prata, cobre, ouro ou volfrâmio, por exemplo, por impressão e serigrafia ou por litografia, em que se forma uma estrutura geométrica. Pelo menos dois destes cartões verdes impressos com pasta metálica são colocados um por cima do outro, de modo que se obtém uma estrutura em sanduíche e laminam -se conjuntamente (isto é, submete-se a pressão conjuntamente durante um curto intervalo de tempo a elevada temperatura). Aquece-se lentamente o laminado assim obtido para eliminar os componentes orgânicos e, em seguida, aquece-se de novo a tempe raturas de 900 a 1100°C, em especial, de 900 a 1000°C. Nestas condições, sinteriza-se a composição cerâmica da folha com obtenção de um material cerâmico vítreo e o metal da pasta ori gina uma passagem electricamente condutora.

Como base para a cozedura, ê apropriada, por exemplo, uma placa metálica, uma placa de mulite ou de óxido de alumínio, cuja rugosidade das superfícies deve corresponder ao objecto moldado pretendido. A superfície do material cerâmico cozido pode, relativamente à sua rugosidade ou ao empenamento, não ser melhor do que a condição que a base de cozedura possibilita. Para a cozedura em atmosferas redutoras, são apropriadas bases de cozedura de chapas de molibdénio ou de volfrâmio.

Os peritos no assunto conhecem vidros cuja constante dieléctrica a 10^ Hz e a 20°C tem o valor máximo de 5. Principalmente, utilizam-se vidros de boro-silicato ou de alumínio-boro-silicato, incluindo vidros binários, ternários ou quater /

nário, por exemplo, dos sistemas B^O-SiO,., A1..0^-B_n0_n-Si0_o ’ έ . ,,ώ⁷ é. 3 2 3 2 ou Li, O-AIqQ.j-B^Q-j-SíO,·', (vidro de lítio-boro-silicato),

Podem utilizar-se também vidros de boro-fosfato e de tetraborato de lítio

Na págins da memória descritiva publicada para inspecção pública 24 60 931) descreve-se misturas de ⁺

No livro de N do .pedi®® de patente de invenção alemã um vidro de lítio-boro-silicato com

P. Bansal e R. H, Doremus, Handbook of

Glass Properties, Academic Press, 1986, refere-se um vidro de boro-silicato de sódio (quadro 14.38), um vidro de silicato de lítio (quadro 14.1), assim como varias espécies de vidros técnicos da firma Corning Glass Works (Corning números 3320»

7θ4θ, 7070 e 7720 - quadro 3*9). Outros vidros que podem ser utilizados são referidos em Skicyclopedia of Glass, Ceramics and Sement, John Wiley, 1985, paginas 481 - 486, quadros 3 e 4, í vantajoso que 0 vidro empregado contenha apenas peque nas quantidades de iões de metais alcalinos, em especial iões de sócio e de potássio. Prefere-se um teor máximo igual a 0,01;í am peso dê Óxido de sódio + óxido de potássio. De preferência, ? proporção do vidro ó igual a 20 a 40 % em peso (parte restan te: material refractário). Quanto maior for a percentagem de vidro da composição, menor e a temperatura de sinterização da composição e a constante dielóetrica.

Bstes materiais compactáveis a baixas temperaturas de sinterização, especialmente na tecnologia das camadas múltiplas, têm as seguintes vantagens:

- temperaturas de sinterização mais baixas, isto á, economias de custo·

- perfil de sinterização simples, pois são possíveis tento atmosferas oxidantes como redutoras (hidrogénio);

- 4 possível a utilização de fornos de passagem simples;

- é possível a utilização ds pastas metálicas electricemente fcoas condutoras e resistentes a corrosão;

- a pequena constante dieléctrica do material de suporte cerâmico de acordo com a presente invenção origina um atraso do sinal nitidamente menor;

- o valor do coeficiente de dilatação térmica que se adapta melhor ao do silício tem como conseguência a obtenção de tensões mecânicas nitidamente menores entre o material do substrato e a pastilha de silício a solicitações de temperatura variáveis; com utilização deste material de substra to, pode verificar-se uma tendência para o emprego de pastilhas de silício de maiores dimensões;

- as substâncias que servem de base a presente invenção possuem uma resistência so choque térmico nitidamente maior do que o oxido de alumínio empregado até hoje na maior par te dos casos;

- a pequena dureza do material torna possível e facilita o seu tratamento posterior, como, por exemplo, fragmentação, polimento, colocação de contactos, por exemplo, com o auxí lio de laser.

Iara a fabricação de objectos cerâmicos sinterizados com elevadas exigências no que respeita às tolerâncias das di mensões, tem de conhecer-se a contracção exacta cia folha verde durante a cozedura e manter-se exactamente esse valor porque o tratamento posterior, em geral, origina elevados custos.

As substâncias orgânicas auxiliares necessárias à formação das folhas de base são eliminadas a temperaturas in feriores a $00°C.

A temperatura de sinterização menor do que 95θ° C de ve ser atingida depois de um tempo de aquecimento compreendi do entre alguns minutos até ao máximo de uma hora. Para a com pleta compactação do artigo cerâmico, é necessário um tempo de permanência a. temperatura máxima igual a pelo menos uma ho ra. Se se utiliza um forno de passagem com uma cinta de trans porte, então a velocidade de passagem da cinta no forno pode ser regulada de tal maneira que as substâncias auxiliares orgê nicas sejam completamente elircinadas antes de se iniciar o pro cesso de sinterização propriamente dito. Além disso, deve ter-se o cuidado de que a velocidade de aquecimento máxima pos sível (isto é, a velocidade à r,ual no produto final não se for mam fendas nem bolhas prejudiciais) não seja ultrapassada e o tempo de permanência não seja inferior ao necessário.

substrato cerâmico de camada única (com ou sem metalização) que se obtém depois da sinterização ou a estrutura de camadas múltiplas com metalização pode ser tratado de acordo com os processos de acabamento usuais, de maneira a obterem-se cartões de Cl (condutoresimpressos). ror exemplo, as partes condutoras que ficam por fora podem ainda ser cromadas e douradas.

A presente invenção é esclarecida por meio dos seguin tes exemplos.

:emExemplo 1 (Exemplo de Comparação)

Μ·ιΊΜΜΙΜΜ WAWmi'·»··,

AMPLOS

Juntou-se óxido de magnésio (distribuição de granulometria expressa em proporções em peso: d^Q = 1,5 micrômetros, = 13,5 micrômetros, = 33,ô micrômetros), óxido de alu mínio (distribuição da granulometria : =1,6 micrômetros,

5{j-q - 3,7 micrômetros e = 6,4 micrômetros) e quartzo (distribuição da granulometria : d₁₀ = 1,9 micrômetros, d^_Q = 1-3,2 micrômetros e = 50 micrômetros) na proporção em peso de

15,4 7 em peso de KgO, 45,3 ,5 em peso de e 33,3 / em peso de ALG- e misturou-se intensamente. À mistura, sob a forma .J de pó, adicionou-se vidro de lítio-boro-silicato sob a forma ce pó (distribuição granulométrica : =1,3 micrômetros d_Fg = 3,1 micrômetros e d_qn = 32,2 micrômetrosj ponto de trans

Si) formação vítrea : 491°C) na proporção em peso da mistura do óxiõo/vidro de 70/20. Moeu-se esta mistura em presença de iso propanoi durante quatro horas num moinho de atrito em presença

31iminou-se o isoEm seguida, a disde esferas de moagem de óxido de alumínio, propanoi no vacuo e secou-se o pó a 200°C. tribuição das partículas para a mistura pulverizada dos quatro componentes apresentava os seguintes valores ; = 0,51 micrõmetro? =2,1 micrômetros e d^_Q =4,3 micrômetros.

Comprimiu-se o pó seco isostaticamente de maneira a ob ter-se uma amostra com forma ds cilindro e sinterizou-se a

1O75°C. ?era o efeito, a velocidade de aquecimento (tal como nos outros exemplos; foi igual a 5 C/minuto, sem se manter ao u· atingir a temperatura de sinterização. 0 material cerâmico as_ / sim obtido tinha um ponto de amolecimento medido por dilatome tria igual a 1154°C e um intervalo de tratamento de 70° K (= diferença entre o ponto de amolecimento e a temperatura de sinterização). As propriedades do produto cerâmico vítreo obtido (com excepção dos parâmetros de sinterização) estão indicados no quadro 1. Elas aproximam-se fundamentalmente das dos produtos cerâmicos dos outros exemplos. 0 espectro de difracção de raiox X mostrou que estavam presentes como fases cerâmicas cordierite, mulite e safirina.

Quadro 1

Propriedades_Cerâmica Vítrea

Solubilidade em água			pequena
Condutibilidade térmica	(W/m K)	cerca de	2,3
Pressão de resistência â deformação	(MPa)	cerca de	189
Módulo de elasticidade	(GPa)	cerca de	101
Resistência â redução			boa
Resistência ao choque			> 400°C
Constante dieléctrica	(1 MHz)	cerca de	5,0
Tang (1 MHz)		cerca de	2,9 x 10“³
Resistência específica	(ohm cm)		>10⁺⁹
Fases cristalinas		Cordierite,	mulite, safirina

Exemplo 2

Repetiu-se o exemplo 1, muito embora na mistura de sinte rização estivesse presente quartzo em partículas grosseiras.

Moeu-se óxido de magnésio, óxido de alumínio e pó de vidro como dps granulometrias dio = 0,51 micromicrómetros. A est;

se indicou no exemplo 1. A. distribuição da misturo de pós obtida foi a seguinte; metro, = 2,1 micrómetros e d-,θ = 4-,8 misture adicionou-se então quartzo (distribuição de granulome tria ; = 1,9 micrómetro , = 18,2 micrómetros e d^Q= 50 micrómetros) e misturou-se o pó durante quinze minutos.

A amostra com a forma de cilindro obtida de maneira análoga sinterizou a 1039°C e originou um objecto cerâmico den so. Este tinha um ponto de amolecimento igual a ljl7°C, o que corresponde a um intervalo de tratamento igual a 2ôl°K, exemplo 3

Depetiu-se 0 exemplo 2, muito embora, ao aquecer-se, se tenha feito uma pausa de duas horas ao atingir-se a temperatura. de 1000'C. Obteve-se m objecto cerâmico sinterizado com as mesmas propriedades que 0 objseto cerâmico do exemplo 2,

J

Exemplo 4- (Exemplo Gomparativo) exemplo 1, multo embora, na mistura de sinterização, tanto a granulometris do óxido de magnésio como a do quartzo fossem maiores, hoeu-se óxido de alumínio e vidro ds lítio-boro-silicato no seio de isopropanol, como se descreveu no exemplo 1. Obteve-se um pó com a seguinte distri buição de granulometria :

^10 ~ θ?>1 ^clcr^^ôtroj Óçjq

2,1 micrómetros; = 4-,8 micro metros.

.¾

A esta mistura stíicionou-se quartzo (distribuição de granulometrias : d-^θ = 1,9 micrómetro , d^ = 13,2 micróme- <. tros e = 50 micrõmetros) e oxido de magnésio do exemplo

1. *’ão £<? alterou a proporção dos pesos dos componentes em relação ao gxemplo 1. Misturou-se homogeneamente a mistura as sim obtida durante quinze minutos e, em seguida, eliminou-se o dissolvente. Um corpo moldado produzido por prensagem isqstática sinterizou a 1172°C de maneira a obter-se um objecto cerâmico impermeável com o ponto de amolecimento igual a

1229 C. Isto corresponde s um intervalo de tratamento de 57°x.

íxemplo 5

Eepetiu-se o exemplo 2, muito embora a granulometria do óxido de alumínio empregado fosse maior. Moeu-se óxido de magnésio e vidro de lítio-boro-silicato no seio de isopropanol. A mistura de pós assim obtida tinha a seguinte distribuição de partículas :

^d10 “ crómet

0,51 micrómetro, cL_n =2,1 micrõmetros e d_Gn = 4,8 miros. A esta, mistura adicionou-se quartzo (distribuição de granulometrias como no exemplo 2) e óxido de alumínio (d

10' = 4 micrómetros, = 25 micrómetros e = 50 micrómetros). As proporçoes em peso dos quatro componentes não foram altera das em relação ao exemplo 1. Misturou-se a suspensão assim ob tida durante quinze minutos e, em seguida, eliminou-se o dissolvente. Sinterizou-se o objecto obtido por prensagem isostática de maneira a obter-se um objecto cerâmico impermeável

a 1050°C. Verificou-se que o ponto de amolecimento era igual a 1332°C o que corresponde a um intervalo de tratamen to igual a 282 K,

Exemplo 6

Repetiu-se o exemplo 4-, muito embora a granulometria do óxido de alumínio fosse maior. Moeu-se no seio de isopropanol apenas 0 vidro de lítio-boro-siliceto do exemplo 1, durante 3>75 horas. A distribuição de granulometrias foi a seguinte para o pó obtido ;

^10 ~ °’^1 micrómetro, d^ = 2,1 micrómetros, = 4-,3 micro metros. A esta mistura adicionou-se quartzo e óxido de magné sio (como se descreveu no exemplo 1) e óxido de alumínio (como se descreveu no exemplo 4·). Kisturou-se a suspensão duran. te quinze minutos ate ficar homogénea. As proporções dos qua tro componentes foram como se Indicou no exemplo 1. Depois de se eliminar o dissolvente por evaporação em vácuo e secagem, transformou-se 0 pó isostaticamente num objecto moldado e sinterizou-se a 1174-% para se obter um artigo moldado cera mico impermeável. Este artigo apresentava um ponto de amolecimento de 1227%, o que corresponde a um intervalo de tratamento igual a 53 K.

Exemplo 7

Prensaram-se e sinterizaram-se misturas de MgO, Al₂0₃,

SiO^ Q vidro nas proporções em peso que se indicaram no exemZl9 pio 1 .Seguiu-se o processo de sinterização por dilatometria.

A granulometria média do vidro, em todos os casos, foi igual a 2 micrómetros. A granulometria média dos óxidos está indicada no quadro 2.

Quadro 2

Ensaio MgO ^2θ3 θ^θ2

1	2 yim	3,7 Jj.m	2 yim
2	18,5	3,7 ^im	2 jtim
3	2	25 Jjm	2 yam
4	18,5	25 yim	2 jum
5	2	3,7	18,2 ^im
6	18,5	3,7	18,2 ^u.m
7	2	25	18,2 jam
8	18,5	25	18,2yim
As curvas	de dilatometria obtidas	estão representadas
na figura. Nas	ordenadas, indicam-se os	alongamentos L/L em
percentagem	e, nas	abcissas, representam-se as temperatu-
ras em graus Celsius,	, Os ensaios 5 e 7	estão de acordo com a
presente invenção.

Rei

Claims

REIVINDICAÇÕES

1.- Processo para a preparação de uma composição cerâ mica, sinterizãvel a baixas temperaturas, caracterido pelo fac to de se misturar:

a) 40 a 90 % em peso de um material de óxido dificilmente fusível, finamente dividido e

b) 10 a 60 % em peso de um vidro finamente dividido com um ponto de amolecimento compreendido entre 500 e 850°C, um coe ficiente de dilatação térmica compreendido entre 2 e 5.10 K (medido no intervalo de 0 a 400°C) e uma constante dieléctrica inferior a 5 (medida a 10⁶ Hz e 20°C), consistindo o material de óxido finamente dividido em MgO, e SiO₂ ^{com uma} P^roP^orção em peso de Al-^O^/MgO compreendida entre 1,8 e 4 e uma proporção em peso de SiO₂ compreendida entre 42 e 65 % em peso ou uma quantidade equivalente de corres, pondentes precursores de óxidos que, por aquecimento, se decompõem e originam estes óxidos, e o MgO, ou o precursor de MgO, possui uma granulometria média compreendida entre 0,05 e 3 Jim e o SiO₂, ou o precursor de SiO₂, tem uma granulometria média com preendida entre 2 e 20^jim.
2.- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o vidro finamente dividido empregado ser um vidro de borossilicato.
3. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, como vidro finamente dividido, se empregar um vidro de borossilicato de lítio.
4. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se empregar um vidro que está isento de óxi do de zinco e de óxido de chumbo.
5. - Processo para a fabricação de uma folha cerâmica ver de com uma espessura de 0,1 a 2 mm, mediante mistura de 5 a 20 % em peso de componentes orgânicos e 80 a 95 % em peso de um pré-produto cerâmico sinterizável, finamente dividido, caracterizado pelo facto de, como pré-produto cerâmico, se utilizar uma composição cerâmica preparada pelo processo de acordo com a reivindicação

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1.
6. - Processo para a preparação de um substrato cerâmico de vidro, caracterizado pelo facto de se misturar a composição preparada pelo processo de acordo com a reivindicação 1 com substâncias auxiliares orgânicas., se moldar a mistura de maneira a obter-se um corpo moldado.com a forma de camada fina, se aquecer lentamente o corpo moldado verde até se eliminar as substâncias orgânicas auxiliares e, em seguida, se sinterizar a uma temperatura compreendida entre 900 e 1100°C, em especial en tre 900 e 1000°C.
7. - Processo para a preparação de uma carcaça de camadas múltiplas de cerâmica de vidro, caracterizado pelo facto de se preparar pelo menos 2 folhas cerâmicas verdes de acordo com a reivindicação 5, se produzir uma estrutura geométrica com a forma de camada sobre a superfície de pelo menos duas folhas ver des mediante utilização de uma pasta de metalização que contém pó de metal, ligante e um dissolvente, se empilharem uma por ci ma da outra as folhas verdes individuais de maneira a obter-se uma estrutura em sanduíche, se laminarem conjuntamente as folhas verdes, se aquecer o laminado para eliminar os componentes orgânicos e seguidamente se aquecer de novo a uma temperatura compreen dida entre 900 e 1100°C, de tal maneira que a composição obtida pelo processo de acordo com a reivindicação 1 se sinteriza com ff obtenção de cerâmica vítrea e as partículas de metal da pasta ori ginam uma pista electricamente condutora.
8.- Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de se utilizar uma pasta de metalização cujo componente metálico sinteriza a 800 - 1000°C.

Lisboa, 24 de Outubro de 1990 O Ag3ite Oficial da Propriedade Indusíríai