ТИТАНОВАЯ КЕРАМИКА

ТИТАНОВАЯ КЕРАМИКА

ТИТА́НОВАЯ КЕРА́МИКА, керамика (см. КЕРАМИКА) на основе соединений титана. Наиболее широко используется керамика на основе рутила (см. РУТИЛ) (TiO₂), перовскита (см. ПЕРОВСКИТ) (CaTiO₃), титаната стронция (SrTiO₃) и титаната бария (BaTiO₃).
Изделия из керамических материалов на основе TiO₂ получают прессованием, отливкой и т. д. Чтобы избежать восстановления TiO₂, титановую керамику обжигают при температурах 1250—1350^оС в слабо-окислительной среде. Керамика с большим содержанием рутила или титанатов кальция и стронция характеризуется пониженной электрической прочностью. При длительной выдержке под постоянным напряжением она подвержена электрохимическому старению: электропроводность и диэлектрические потери возрастают, а электрическая прочность снижается. Такую керамику можно использовать в области относительно слабых электрических полей и ограниченных рабочих температур. Более жесткие эксплуатационные режимы выдерживает конденсаторная керамика, в состав которой входят соединения титана — титано-циркониевая, лантановая и станнатная.
Титано-циркониевая керамика изготавливают на основе системы TiO₂ – ZrO₂ или ZrTiO₃ – TiO₂, с добавкой небольшого количества оксида магния или используют твердые растворы титаната — цирконата-кальция. Диэлектрическая проницаемость такой керамики 20—30.
Твердые растворы титаната кальция (CaTiO₃), станната кальция (CaSnO₃), и цирконата кальция (CaZrO₃) служат кристаллической фазой в станнатной керамике. В состав керамической массы вводят также небольшое количество глины и окиси цинка. Диэлектрическая проницаемость такой керамики — 12—30, тангенс угла диэлектрических потерь (15—80)^.10^-4. Изменяя состав твердых растворов можно получить очень незначительный температурный коэффициент диэлектрической проницаемости как с положительным, так и с отрицательным знаком. Такая керамика используется для изготовления высокочастотных термостабильных конденсаторов.
На основе системы CaTiO₃ — LaAlO₃ изготавливается лантановая керамика. Значение диэлектрической проницаемости такой керамики 40—150, тангенс диэлектрических потерь небольшой = 5.10^-4. Лантановая керамика применяется для изготовления контурных, разделительных и термокомпенсирующих конденсаторов.
Специальными материалами для высокочастотных конденсаторов являются «титановые» керамические диэлектрики – тиконды (титан и конденсатор). Так как температурный коэффициент диэлектрической проницаемости имеет высокие отрицательные значения (от –1500^.10^-6 до –3000^.10^-6К^-1), эти материалы используются лишь для таких конденсаторов, к которым не предъявляются требования температурной стабильности емкости. Повышение температурной стабильности свойств материалов достигается за счет снижения диэлектрической проницаемости путем введения в состав керамики кристаллообразующего компонента с положительным температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости. Такие тиконды называют термокомпенсированными.
Конденсаторная сегнетокерамика на основе титаната бария и твердых растворов титаната — цирконата свинца обладает высокой диэлектрической проницаемостью (900- 8000). Пьезокерамика (см. ПЬЕЗОКЕРАМИКА) на основе BaTiO₃ достаточно дешевый материал. Отсутствие в составе летучих при обжиге компонентов и простота технологии изготовления обусловливают его широкое распространение. Большей температурной стабильностью характеристик обладают твердые растворы титанатов бария и кальция с добавкой кобальта и титанатов бария кальция и свинца. На основе этих твердых растворов разработана серия пьезоэлектрических материалов, содержащих3—54% цирконата свинца и 46—47% титаната свинца. Полупроводниковая оксидная керамика на основе титаната бария используется для устройств температурной защиты электро- и радиотехники.