RU2736947C1 - Method of producing monophase pbin1/2ta1/2o3 indium lead tantalate with perovskite structure - Google Patents
Method of producing monophase pbin1/2ta1/2o3 indium lead tantalate with perovskite structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736947C1 RU2736947C1 RU2020105089A RU2020105089A RU2736947C1 RU 2736947 C1 RU2736947 C1 RU 2736947C1 RU 2020105089 A RU2020105089 A RU 2020105089A RU 2020105089 A RU2020105089 A RU 2020105089A RU 2736947 C1 RU2736947 C1 RU 2736947C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxides
- monophase
- perovskite structure
- mixture
- indium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 17
- DGAHKUBUPHJKDE-UHFFFAOYSA-N indium lead Chemical compound [In].[Pb] DGAHKUBUPHJKDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 29
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 9
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 4
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/14—Methods for preparing oxides or hydroxides in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G15/00—Compounds of gallium, indium or thallium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G21/00—Compounds of lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G35/00—Compounds of tantalum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения оксидного порошка состава Pb(In1/2Та1/2)О3 со структурой перовскита и может быть использовано в изготовлении материалов для пьезотехники, а именно для изготовления керамики со специальными свойствами.The invention relates to the field of obtaining an oxide powder of the composition Pb (In 1/2 Ta 1/2 ) O 3 with a perovskite structure and can be used in the manufacture of materials for piezoelectric technology, namely for the manufacture of ceramics with special properties.
Пьезокерамические материалы применяются в устройствах, преобразующих механическое воздействие в электрические сигналы и электрические сигналы в механические с использованием пьезоэффекта.Piezoceramic materials are used in devices that convert mechanical effects into electrical signals and electrical signals into mechanical ones using the piezoelectric effect.
Пьезокерамика находит широкое применение на транспорте, в энергетике, космической и лазерной технике, микроэлектронике, оптических инструментах.Piezoceramics is widely used in transport, energy, space and laser technology, microelectronics, and optical instruments.
Получение монофазных перовскитов чрезвычайно важно и представляет большой фундаментальный интерес. Эти соединения являются также перспективной основой для создания керамических конденсаторных, пьезоэлектрических, пироэлектрических и позисторных материалов.The preparation of monophase perovskites is extremely important and is of great fundamental interest. These compounds are also a promising basis for the creation of ceramic capacitor, piezoelectric, pyroelectric, and posistor materials.
Известно несколько способов получения монофазы перовскита соединения индий ниобата свинца PbIn1/2Nb1/2О3, описанных в работеThere are several known methods for the preparation of the perovskite monophase of the indium niobate compound PbIn 1/2 Nb 1/2 O 3 , described in the work
(1. Paul Groves. Fabrication and characterisation of ferroelectric perovskite lead indium niobate //Clarendon Laboratory, Parks Road, Oxford OX1 3PU, Great Britain. Ferroelecrrics, 1985. Vol. 65, pp. 61-77. 0015-01 93/85/6501-0067/$20.00/0), а именно:(1. Paul Groves. Fabrication and characterization of ferroelectric perovskite lead indium niobate // Clarendon Laboratory, Parks Road, Oxford OX1 3PU, Great Britain. Ferroelecrrics, 1985. Vol. 65, pp. 61-77. 0015-01 93/85 /6501-0067/$20.00/0), namely:
1. Классическое спекание. При этом получены образцы с содержанием фазы перовскита 60-70% (1050°С и 1100°С и спекание в течение 4 часов)1. Classical sintering. At the same time, samples were obtained with a perovskite phase content of 60-70% (1050 ° C and 1100 ° C and sintering for 4 hours)
2. Для стабилизации структуры перовскита вводился карбонат лития Li2CO3. При введении 2-10% Li2CO3 получены образцы с содержанием фазы перовскита 80-90% (спекание в течение 4 часов)2. To stabilize the perovskite structure, lithium carbonate Li 2 CO 3 was introduced. With the introduction of 2-10% Li 2 CO 3 , samples were obtained with a perovskite phase content of 80-90% (sintering for 4 hours)
3. Синтез перовскита через промежуточную фазу синтеза прекурсора3. Synthesis of perovskite through the intermediate phase of precursor synthesis
In2O3+Nb2O5=2(InNb0O) прекурсорIn 2 O 3 + Nb 2 O 5 = 2 (InNb0O ) precursor
2(InNbO4)+4PbO=4(PbIn1/2Nb1/2O3)2 (InNbO 4 ) + 4PbO = 4 (PbIn 1/2 Nb 1/2 O3)
При этом в состав шихты добавлялся In2O3 1-5% сверх стехиометрического состава. При этом получены образцы с максимальным содержанием фазы перовскита > 95% (спекание в течение 4 часов при 950°С, In2O3 2% сверх стехиометрического состава.)In this case, 1-5% In 2 O 3 was added to the composition of the charge over the stoichiometric composition. In this case, samples were obtained with a maximum content of the perovskite phase> 95% (sintering for 4 hours at 950 ° C, In 2
Как утверждает автор, все эти методы также были использованы для синтеза монофазы перовскита соединения PbIn1/2Та1/2О3, однако, безуспешно. То есть, получить беспримесную фазу монофазного PbIn1/2Та1/2О3 со структурой перовскита известными способами не удалось.According to the author, all these methods were also used to synthesize the perovskite monophase of the PbIn 1/2 Ta 1/2 O 3 compound, however, without success. That is, it was not possible to obtain the pure phase of the monophase PbIn 1/2 Ta 1/2 O 3 with the perovskite structure by the known methods.
Известен способ получения индий танталата свинца со структурой перовскита путем выращивания кристаллов из расплава.A known method of producing lead indium tantalate with a perovskite structure by growing crystals from a melt.
(2. Antoni Kania. Crystallographic and dielectric properties of flux grown PbB11/2 B111/2O3 (B1Bu11: InNb, InTa, YbNb, YbTa and MgW) single crystals //Journal of Crystal Growth. A. Chelkowski Institute of Physics, University of Silesia, ul. Uniwersytecka 4, 40-007 Katowice, Poland. Ferroelecrics Letters, 1990, Vol. 11, pp. 107-110.)(2. Antoni Kania. Crystallographic and dielectric properties of flux grown
Монокристаллы PbIn1/2Та1/2О3 были выращены с использованием метода расплава. В качестве стабилизатора структуры вводился В2О3. При этом была получена смесь фаз пирохлора и перовскита. Когда молярное соотношение In и Та было равно 1:1, были получены только кристаллы пирохлора. Введение вдвое большего количества In2O3 в исходную смесь позволяет вырастить смесь кристаллов пирохлора и перовскита. Они отличаются по цвету и форме, поэтому под микроскопом их можно рассортировать. Прозрачные, светло желтые и маленькие (0.3×0.3×0.2 мм) кристаллы кубовидной формы имели структуру перовскита, как и двойниковые кристаллы коричневого цвета. Кристаллы со структурой пирохлора были темно-зелеными и в виде пирамиды или в форме октаэдра. Кристаллы пирохлора имели орторомбическую симметрию. Кристаллы перовскита - моноклинную.PbIn 1/2 Ta 1/2 O 3 single crystals were grown using the melt method. В 2 О 3 was introduced as a structure stabilizer. This resulted in a mixture of pyrochlore and perovskite phases. When the molar ratio of In to Ta was 1: 1, only pyrochlore crystals were obtained. The introduction of twice the amount of In 2 O 3 into the initial mixture allows the growth of a mixture of pyrochlore and perovskite crystals. They differ in color and shape, so they can be sorted under a microscope. Transparent, light yellow, and small (0.3 × 0.3 × 0.2 mm) cuboid crystals had a perovskite structure, like brown twin crystals. Crystals with a pyrochlore structure were dark green and in the form of a pyramid or octahedron. Pyrochlore crystals had orthorhombic symmetry. Perovskite crystals are monoclinic.
Недостатком данного способа является невозможность получения монофазного продукта индий танталата свинца со структурой перовскита. Требуется дополнительная сортировка кристаллов по видам фаз. И совершенно непонятно, как из данных кристалликов изготовить изделие для промышленного применения, сохранится ли при этом структура перовскита.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining a monophasic product of lead indium tantalate with a perovskite structure. Additional sorting of crystals by phase is required. And it is completely unclear how to make a product for industrial use from these crystals, whether the perovskite structure will be preserved.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ получения монофазного PbIn1/2Та1/2О3 со структурой перовскита методом быстрого нагревания. Суть данного метода опубликована в работах:The closest technical solution, selected for the prototype, is a method of obtaining monophase PbIn 1/2 Ta 1/2 O 3 with a perovskite structure by the method of rapid heating. The essence of this method is published in the works:
(3. Naohiko Yasuda & Susumu Imamura. Preparation and characterization of perovskite lead indium tantalate // Electrical Engineering Department, Gifu University, Gifu 501-11, Japan, Ferroelectrics, (1992), 126:1, 109-114, DOI: 10.1080/00150199208227044.(3. Naohiko Yasuda & Susumu Imamura. Preparation and characterization of perovskite lead indium tantalate // Electrical Engineering Department, Gifu University, Gifu 501-11, Japan, Ferroelectrics, (1992), 126: 1, 109-114, DOI: 10.1080 / 00150199208227044.
4. Naohiko Yasuda, Hiroshi Inagaki and Susumu Imamura. Dielectric properties of perovskite lead indium niobate and tantalite prepared by fast firing technique // 1992 Jpn. J. Appl. Phys. 31 L574).4. Naohiko Yasuda, Hiroshi Inagaki and Susumu Imamura. Dielectric properties of perovskite lead indium niobate and tantalite prepared by fast firing technique // 1992 Jpn. J. Appl. Phys. 31 L574).
В данных работах сначала проводят спекание соединения InTaO4 путем прокаливания In2O3 и Ta2O5 при 1200°С в течение 24 часов с последующей заливкой расплавленным PbO для образования стехиометрической композиции. Затем проводят спекание в устройстве быстрого обжига, которое состоит из трубчатой печи и системы внешнего привода, позволяющего перемещать тигель с образцом в печь. Закрытый платиновый тигель был установлен в конце толкателя на платиновой фольге. Спекание проводят при температуре 1050°С в течение 1 минуты. Дифракция рентгеновских лучей подтверждает, что образец является однофазным. Плотность керамики составляла около 92% от теоретической плотности. Размеры образца: толщина 0,15 мм и диаметр 4 мм.In these works, the InTaO 4 compound is first sintered by calcining In 2 O 3 and Ta 2 O 5 at 1200 ° C for 24 hours, followed by pouring molten PbO to form a stoichiometric composition. Then, sintering is carried out in a rapid firing device, which consists of a tubular furnace and an external drive system, which allows the crucible with the sample to be moved into the furnace. A closed platinum crucible was installed at the end of the pusher on a platinum foil. Sintering is carried out at a temperature of 1050 ° C for 1 minute. X-ray diffraction confirms that the sample is single phase. The density of the ceramics was about 92% of the theoretical density. Sample dimensions: 0.15 mm thick and 4 mm diameter.
Недостатком известного технического решения является длительность процесса подготовки образцов для спекания, получение тонких пленок маленького размера, невозможность получать объемные образцы.The disadvantage of the known technical solution is the duration of the preparation process of samples for sintering, the production of thin films of small size, the impossibility of obtaining bulk samples.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в создании способа получения монофазного PbIn1/2Та1/2О3 со структурой перовскита, позволяющего получать объемные образцы, пригодные для производства изделий, используемых в промышленности.The problem solved by the claimed technical solution is to create a method for producing a monophase PbIn 1/2 Ta 1/2 O 3 with a perovskite structure, which makes it possible to obtain bulk samples suitable for the production of products used in industry.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом способе получения монофазного индий танталата свинца PbIn1/2Та1/2О3 со структурой перовскита, включающем подготовку шихты из исходных оксидов, взятых в стехиометрическом отношении, с последующим спеканием ее, при подготовке шихты исходные оксиды подвергают механической активации. При этом сначала активируют смесь оксидов индия и тантала, затем в активатор добавляют усредненную смесь оксида свинца и карбоната лития, взятого в количестве 1-3% вес от веса стехиометрической смеси оксидов, после чего проводят вторую стадию активации с последующим прессованием и спеканием полученной шихты при температуре 800-1150°С в течение 1 -2 часов.The problem is solved due to the fact that in the inventive method for producing monophase indium tantalate lead PbIn 1/2 Ta 1/2 O 3 with a perovskite structure, including the preparation of a charge from initial oxides taken in a stoichiometric ratio, followed by sintering it, when preparing a charge, the initial oxides are mechanically activated. In this case, first, a mixture of indium and tantalum oxides is activated, then an average mixture of lead oxide and lithium carbonate, taken in an amount of 1-3% by weight of the weight of the stoichiometric mixture of oxides, is added to the activator, after which the second stage of activation is carried out, followed by pressing and sintering of the resulting mixture at temperature 800-1150 ° C for 1-2 hours.
Существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются:The essential distinguishing features of the proposed technical solution are:
- при подготовке шихты исходные оксиды подвергают механической активации;- when preparing the charge, the original oxides are subjected to mechanical activation;
- сначала активируют смесь оксидов индия и тантала;- first, a mixture of indium and tantalum oxides is activated;
- затем в активатор добавляют усредненную смесь оксида свинца и карбоната лития, взятого в количестве 1-3% вес от веса стехиометрической смеси оксидов;- then an average mixture of lead oxide and lithium carbonate, taken in an amount of 1-3% by weight of the weight of the stoichiometric mixture of oxides, is added to the activator;
- после чего проводят вторую стадию активации с последующим прессованием;- after which the second stage of activation is carried out, followed by pressing;
- спекание спрессованных образцов проводят при температуре 800-1150°С в течение 1-2 часов.- sintering of the pressed samples is carried out at a temperature of 800-1150 ° C for 1-2 hours.
Совокупность существенных отличительных признаков позволяет решить поставленную задачу, а именно, получить монофазный PbIn1/2Та1/2О3 со структурой перовскита, позволяющего получать объемные образцы, пригодные для производства изделий, используемых в промышленности.The set of essential distinctive features allows to solve the problem, namely, to obtain a monophase PbIn 1/2 Ta 1/2 O 3 with a perovskite structure, which makes it possible to obtain bulk samples suitable for the production of products used in industry.
Заявляемый способ реализуют следующим образом:The inventive method is implemented as follows:
Исходные оксиды индия, тантала и свинца, взятые в стехиометрическом соотношении, подвергают механической активации в планетарно-центробежной мельнице АГО-2 в определенной последовательности, а именно, сначала активации подвергают смесь оксидов индия и тантала в течение 10 минут, а затем в активатор добавляют усредненную в ступке смесь оксида свинца и карбоната лития, взятого в количестве 1-3% вес от веса стехиометрической смеси оксидов и проводят повторную стадию активации. Прессование полученной шихты проводят на гидравлическом прессе с усилием 10 т/см2 без пластификатора. После чего полученные образцы обжигают при температуре 800-1150°С в течение 1-2 часов.The initial oxides of indium, tantalum and lead, taken in a stoichiometric ratio, are subjected to mechanical activation in an AGO-2 planetary centrifugal mill in a certain sequence, namely, first, a mixture of indium and tantalum oxides is activated for 10 minutes, and then an averaged in a mortar, a mixture of lead oxide and lithium carbonate taken in an amount of 1-3% by weight based on the weight of the stoichiometric mixture of oxides and a repeated activation step is carried out. Compaction of the resulting mixture is carried out on a hydraulic press with a force of 10 t / cm 2 without plasticizer. Then the obtained samples are fired at a temperature of 800-1150 ° C for 1-2 hours.
При спекании пьезокерамики, содержащей оксид свинца, при больших температурах с поверхности образцов испаряется некоторое количество свинца (давление паров свинца при нагреве от 800°С до 1100°С увеличивается более, чем на три порядка). Поэтому почти всегда фазовый состав внутренней части образца и его поверхности несколько отличается. Чтобы выяснить, насколько велико это различие образцы шлифуют. Кроме того образцы также шлифуют для придания им нужной формы и размера, а также для того, чтобы нанести на поверхность образца электропроводящий слой, например, серебро.When sintering piezoceramics containing lead oxide, at high temperatures, a certain amount of lead evaporates from the surface of the samples (the lead vapor pressure increases by more than three orders of magnitude upon heating from 800 ° C to 1100 ° C). Therefore, the phase composition of the inner part of the sample and its surface is almost always somewhat different. To find out how large this difference is, the samples are ground. In addition, the specimens are also ground to the desired shape and size, as well as to apply an electrically conductive layer, such as silver, to the specimen surface.
При изменении последовательности введения карбоната лития в исходные оксиды индия, тантала и свинца, а именно, при введении карбоната лития в смесь оксидов индия и тантала с последующей активацией в течение 10 минут, добавлением в полученную смесь оксида свинца и последующей активацией получают образцы с пониженным содержанием монофазного индий танталата свинца со структурой перовскита.When changing the sequence of introducing lithium carbonate into the initial oxides of indium, tantalum and lead, namely, when introducing lithium carbonate into a mixture of indium and tantalum oxides with subsequent activation for 10 minutes, adding lead oxide to the mixture and subsequent activation, samples with a reduced content are obtained. monophasic lead indium tantalate with a perovskite structure.
При синтезе соединения из оксидов без использования стабилизирующих добавок, увеличении времени обжига до 8 часов, а также при закалке образцов удается получить соединение с максимальным количеством фазы перовскита 84,3% после обжига в течение 2 часов.When synthesizing a compound from oxides without using stabilizing additives, increasing the firing time to 8 hours, as well as quenching the samples, it is possible to obtain a compound with a maximum amount of perovskite phase of 84.3% after firing for 2 hours.
При синтезе соединения из ранее синтезированного при 1100°С прекурсора InTaO4, содержащего исходные оксиды, удается получить соединение с максимальным количеством фазы перовскита 91% после обжига в течение 2 часов.When synthesizing a compound from an InTaO 4 precursor containing the starting oxides, previously synthesized at 1100 ° C, it is possible to obtain a compound with a maximum amount of the perovskite phase of 91% after firing for 2 hours.
При синтезе соединения из ранее синтезированного при 1300°С прекурсора InTaO4 получить образцы со структурой перовскита не удалось. Напротив, была получена практически монофазная структура пирохлора.During the synthesis of the compound from the precursor InTaO 4 previously synthesized at 1300 ° C, we failed to obtain samples with the perovskite structure. On the contrary, an almost monophase structure of pyrochlore was obtained.
При синтезе с использованием горячего прессования не удается получить однофазный продукт со структурой перовскита.Synthesis using hot pressing fails to obtain a single-phase product with a perovskite structure.
При стабилизации структуры оксидом бора при всех вариантах механической активации и во всем интервале температур обжига не удается получить однофазный продукт со структурой перовскита.When the structure is stabilized with boron oxide for all variants of mechanical activation and in the entire range of firing temperatures, it is not possible to obtain a single-phase product with a perovskite structure.
Монофазы перовскита при добавке 3% вес Li2CO3 (после обжига в течение одного и двух часов, а также в течение 30 мин) получить не удалось.It was not possible to obtain perovskite monophases with the addition of 3 wt% Li 2 CO 3 (after firing for one and two hours, as well as for 30 min).
Спекание при температуре менее 800°С не приводит к образованию плотных образцов со структурой перовскита.Sintering at temperatures below 800 ° C does not lead to the formation of dense specimens with a perovskite structure.
Спекание при 1150°С приводит к повышенному образованию фазы пирохлора в результате испарения свинца из образцов.Sintering at 1150 ° C leads to increased formation of the pyrochlore phase as a result of the evaporation of lead from the samples.
Осуществление изобретения поясняется примерами, сведенными в таблицу №1 со ссылками на прилагаемые чертежи, где показаны:The implementation of the invention is illustrated by examples summarized in table No. 1 with links to the attached drawings, which show:
на фиг. 1 - Дифрактограммы образцов после 10 минут активации и обжига при температуре 1050°С и временем выдержки в течение 2, 6, 8 часов. Охлаждение вместе с печью после ее выключения. Нижняя дифрактограмма снята с образца, полученного обжигом в течение 2 часов и вынутого из горячей печи (закалка);in fig. 1 - Diffraction patterns of samples after 10 minutes of activation and firing at a temperature of 1050 ° C and holding time for 2, 6, 8 hours. Cooling down with the oven after turning it off. The lower diffraction pattern is taken from a sample obtained by firing for 2 hours and taken out of a hot furnace (quenching);
на фиг. 2 - Дифрактограммы образцов после механической активации 10 минут и обжига при 1000°С и после механической активации 25 минут и обжига при 950°С;in fig. 2 - Diffraction patterns of samples after mechanical activation for 10 minutes and firing at 1000 ° C and after mechanical activation for 25 minutes and firing at 950 ° C;
на фиг. 3 - Дифрактограммы образцов после механической активации и обжига при 600°С, 1000°С, 1300°С;in fig. 3 - Diffraction patterns of samples after mechanical activation and firing at 600 ° C, 1000 ° C, 1300 ° C;
на фиг. 4 - Дифрактограммы образцов после 25 минут активации и горячего прессования при температуре 1000°С, давлением 500 кг/см2. Нижняя дифрактограмма - образец после спекания, верхняя дифрактограмма - шлифованный образец;in fig. 4 - Diffraction patterns of samples after 25 minutes of activation and hot pressing at a temperature of 1000 ° C, a pressure of 500 kg / cm 2 . The lower diffractogram is the sample after sintering, the upper diffractogram is the polished sample;
на фиг. 5 - Дифрактограммы образцов, содержащих 2% вес. В2О3 после механической активации (способ 1) в течение 10 минут и обжига в течение 2 часов при температуре 900°С, в течение 1 часа при температуре 900°С, в течение 1 часа при температура 1150°С - шлифованный образец;in fig. 5 - Diffraction patterns of samples containing 2% wt. In 2 O 3 after mechanical activation (method 1) for 10 minutes and firing for 2 hours at a temperature of 900 ° C, for 1 hour at a temperature of 900 ° C, for 1 hour at a temperature of 1150 ° C - a polished sample;
на фиг. 6 - Дифрактограммы образцов систем 1 и 2 после обжига при 950°С;in fig. 6 - Diffraction patterns of samples of
на фиг. 7 - Дифрактограммы образцов, содержащих 1% вес. Li2CO3 после обжига в течение 1 часа при температурах 900°С, 900°С - шлифованный образец, 950°С и 950°С - шлифованный образец;in fig. 7 - Diffraction patterns of samples containing 1% wt. Li 2 CO 3 after firing for 1 hour at temperatures of 900 ° C, 900 ° C - a polished sample, 950 ° C and 950 ° C - a polished sample;
на фиг. 8 - Дифрактограммы образцов, содержащих 1% вес. Li2CO3 после обжига в течение 30 минут при температурах 950°С, 950°С -шлифованный образец, 1050°С и 1050°С - шлифованный образец;in fig. 8 - Diffraction patterns of samples containing 1% wt. Li 2 CO 3 after firing for 30 minutes at temperatures of 950 ° C, 950 ° C is a polished sample, 1050 ° C and 1050 ° C is a polished sample;
на фиг. 9 - Дифрактограммы образцов, содержащих 2% вес. Li2CO3 после обжига в течение 2 часов при температурах 900°С, 900°С - шлифованный образец, 1100°С - шлифованный образец и 1150°С - шлифованный образец;in fig. 9 - Diffraction patterns of samples containing 2% wt. Li 2 CO 3 after firing for 2 hours at temperatures of 900 ° С, 900 ° С - polished sample, 1100 ° С - polished sample and 1150 ° С - polished sample;
на фиг. 10 - Дифрактограммы образцов, содержащих 2% вес. Li2CO3 после обжига в течение 1 часа при температурах 950°С, 950°С -шлифованный образец, 1100°С и 1150°С - шлифованный образец;in fig. 10 - Diffraction patterns of samples containing 2% wt. Li 2 CO 3 after firing for 1 hour at temperatures of 950 ° C, 950 ° C is a polished sample, 1100 ° C and 1150 ° C is a polished sample;
на фиг. 11 - Поверхность образцов после обжига при 1000°С в течение 1 часа. 2% Li2CO3. Темные вкрапления - фаза пирохлора.in fig. 11 - Surface of samples after firing at 1000 ° C for 1 hour. 2% Li 2 CO 3 . Dark blotches - pyrochlore phase.
на фиг. 12 - Дифрактограммы образцов, содержащих 3% вес. Li2CO3 после обжига в течение 2 часов при температурах 1000°С, 1000°С -шлифованный образец и 1150°С - шлифованный образец;in fig. 12 - Diffraction patterns of samples containing 3% wt. Li 2 CO 3 after firing for 2 hours at temperatures of 1000 ° C, 1000 ° C is a polished sample and 1150 ° C is a polished sample;
на фиг. 13 - Дифрактограммы образцов, содержащих 3% вес. Li2CO3 после обжига в течение 1 часа при температурах 600°С, 950°С -шлифованный образец и 1000°С;in fig. 13 - Diffraction patterns of samples containing 3% wt. Li 2 CO 3 after firing for 1 hour at temperatures of 600 ° C, 950 ° C is a polished sample and 1000 ° C;
на фиг. 14 - Дифрактограммы образцов, содержащих 3% вес. Li2CO3 после обжига в течение 1 часа при температурах 1050°С (фазы перовскита - 82%), 1050°С - шлифованный образец (фазы перовскита -62%) и в течение 30 минут 950°С - шлифованный образец.in fig. 14 - Diffraction patterns of samples containing 3% wt. Li 2 CO 3 after firing for 1 hour at temperatures of 1050 ° C (perovskite phase - 82%), 1050 ° C - polished sample (perovskite phase - 62%) and within 30 minutes 950 ° C - polished sample.
Примеры конкретного выполнения способа сведены в таблицу №1Examples of specific implementation of the method are summarized in table No. 1
Как видно из приведенных примеров, заявляемый способ позволяет решить поставленную задачу и получить монофазный индий танталат свинца со структурой перовскита, из которого можно получать объемные образцы, пригодные для изготовления изделий, используемых в промышленности, благодаря совокупности признаков, изложенных в формуле изобретения.As can be seen from the above examples, the inventive method allows you to solve the problem and obtain a monophasic lead indium tantalate with a perovskite structure, from which you can obtain bulk samples suitable for the manufacture of products used in industry, due to the combination of features set forth in the claims.
Внешний вид получаемого монофазного индий танталата свинца приведен на фиг. 11.The appearance of the resulting monophasic lead indium tantalate is shown in Fig. eleven.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105089A RU2736947C1 (en) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Method of producing monophase pbin1/2ta1/2o3 indium lead tantalate with perovskite structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105089A RU2736947C1 (en) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Method of producing monophase pbin1/2ta1/2o3 indium lead tantalate with perovskite structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2736947C1 true RU2736947C1 (en) | 2020-11-23 |
Family
ID=73543532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020105089A RU2736947C1 (en) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Method of producing monophase pbin1/2ta1/2o3 indium lead tantalate with perovskite structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2736947C1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2127221C1 (en) * | 1993-08-11 | 1999-03-10 | Сумитомо Кемикал Компани Лимитед | Powder of metal oxide, powder of titanium oxide, method of producing metal oxide powder |
-
2020
- 2020-02-03 RU RU2020105089A patent/RU2736947C1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2127221C1 (en) * | 1993-08-11 | 1999-03-10 | Сумитомо Кемикал Компани Лимитед | Powder of metal oxide, powder of titanium oxide, method of producing metal oxide powder |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NAOHIKO YASUDA, HIROSHI INAGAKI, SUSUMU IMAMURA, Dielectric properties of perovskite lead indium niobate and tantalite prepared by fast firing technique, J. Appl. Phys., 1992, vol. 31, pp. L574-L575. NAOHIKO YASUDA, SUSUMU IMAMURA, Preparation and characterization of perovskite lead indium tantalate, journal Ferroelectrics, 1992, vol. 126, pp. 109-114. ANTONI KANIA, A new perovskite PbIno, sTao. sO3 (PIT), journal Ferroelecrics Letters, 1990, vol. 11, pp. 107-110. PAUL GROVES, Fabrication and characterisation of ferroelectric perovskite lead indium niobate, journal Ferroelecrrics, 1985, vol. 65, pp. 61-77. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fan et al. | Large strain with low hysteresis in Bi4Ti3O12 modified Bi1/2 (Na0. 82K0. 18) 1/2TiO3 lead-free piezoceramics | |
| Kanuru et al. | Synthesis, structural, morphological and electrical properties of NBT–BT ceramics for piezoelectric applications | |
| Trujillo et al. | The high-pressure behaviour of Ba-dopedNa1/2Bi1/2TiO3 investigated by Raman spectroscopy | |
| Pang et al. | (K, Na) NbO3-based lead-free piezoelectric ceramics manufactured by two-step sintering | |
| Luo et al. | Progress in lead-based ferroelectric and antiferroelectric single crystals: composition modification, crystal growth and properties | |
| Gou et al. | Microstructure and electrical properties of (1-x) K0. 5Na0. 5NbO3–xBi0. 5Na0. 5Zr0. 85Sn0. 15O3 lead-free ceramics | |
| Gu et al. | Synthesis of (K, Na)(Nb, Ta) O3 lead-free piezoelectric ceramic powders by high temperature mixing method under hydrothermal conditions | |
| JP7366006B2 (en) | Polar nano-domain engineered relaxer - PbTiO3 ferroelectric crystal | |
| Alberta et al. | Low-temperature properties of lead nickel-niobate ceramics | |
| Jaita et al. | Phase transition and tolerance factor relationship of lead-free (Bi0. 5K0. 5) TiO3-Bi (Mg0. 5Ti0. 5) O3 piezoelectric ceramics | |
| RU2736947C1 (en) | Method of producing monophase pbin1/2ta1/2o3 indium lead tantalate with perovskite structure | |
| Sunder et al. | Thermal expansion studies in the lead iron niobiate—Lead titanate system | |
| Benayad et al. | Segregation study and segregation modeling of Ti in Pb [(Mg1/3Nb2/3) 0.60 Ti0. 40] O3 single crystal grown by Bridgman method | |
| Sumang et al. | High densification and dielectric properties of lead-free (K0. 5Na0. 5) NbO3 piezoelectric ceramics with optimum excess Na2O and K2O contents | |
| Rawat et al. | Effect of preparation methodologies on the electrical properties of lead-free 0.985 (K0. 485Na0. 485Li0. 03)(Nb0. 96Sb0. 04) O3-0.015 (Bi0. 5Na0. 5) ZrO3 piezoceramics | |
| Zhu et al. | Ternary Pb (Yb1/2Nb1/2) O3–PbZrO3–PbTiO3 system as high-TC/high-piezoelectric materials | |
| Li et al. | Growth and properties of (1− x) Pb (Zn1/3Nb2/3) O3–xPbTiO3 (x= 0.07–0.11) ferroelectric single crystals by a top-seeded solution growth method | |
| Hosono et al. | Growth, electric and thermal properties of lead scandium niobate-lead magnesium niobate-lead titanate ternary single crystals | |
| Zahi et al. | Dielectric and piezoelectric properties of PbZrO3–PbTiO3–Pb (Ni1/3, Sb2/3) O3 ferroelectric ceramic system | |
| Patil et al. | Growth of knbo3 crystals and their appearance | |
| Cortés et al. | Influence of the sintering temperature on ferroelectric properties of potassium-sodium niobate piezoelectric ceramics | |
| CN106521627B (en) | A kind of potassium-sodium niobate-based piezoelectric monocrystal and preparation method thereof | |
| JPH1192144A (en) | Plate-shaped ceramic particles | |
| Yang et al. | Antiferroelectric single crystal of La0. 011Pb0. 984 (Lu1/2Nb1/2) O3 with high energy storage density | |
| de la Rubia et al. | Phase transitions in PbTi x Hf 1-x O 3 determined by thermal analysis and impedance spectroscopy |