DE937398C - Verfahren zur Herstellung im wesentlichen aus Bariumtitanat bestehender, keramischerGegenstaende - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung keramischer Gegenstände, die im wesentlichen aus Bariumtitanat bestehen.

Es ist üblich, bei dec Herstellung von Gegenständen für dielektrische Zwecke aus keramischem Werkstoff, der eine leicht reduzierbare Metallverbindung, wie Titandioxyd, enthält, den Sintervorgang in einer nichtreduzierenden Atmosphäre durchzuführen. Hierdurch wird verhütet, daß infolge von Reduktion der Werkstoff einen zu niedrigen Widerstand und einen zu hohen Verlustfaktor enthält. Nur in Fällen, in denen eine besonders hohe dielektrische Konstante angestrebt wird und hohe Verluste zulässig sind, wurde reduzierendes Sintern angewendet.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich eine erhebliche Verbesserung der Dichte und demzufolge sonstiger physikalischer Eigenschaften bei Gegenständen aus keramischem Werkstoff ergibt, der im wesentlichen aus Bariumtitanat besteht, wenn in einer frühen Stufe des Sintervorganges die Bedingungen reduzierend sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung im wesentlichen aus Bariumtitanat bestehender, keramischer Gegenstände, bei dem ein Gemisch, das nahezu äquivalente Bariumoxyd- und Titandioxydmengen enthält, nach Formgebung zumindest in einem Teil des Temperaturintervalls zwischen annähernd 6oo° C und der Sintertemperatur, zweckmäßig vor Erreichen der Sintertemperatur,

reduzierend, erhitzt und schließlich oxydierend gesintert wird.

Obgleich die reduzierende Erhitzung schon bei

6oo° C durchgeführt werden kann, empfiehlt es sich, dafür eine höhere Temperatur, z. B. 8oo° C oder zweckmäßig eine Temperatur über iooo° C zu wählen.

Die reduzierende Erhitzung kann beispielsweise in einem Raum eines Ofens durchgeführt werden,

ίο in den die Verbrennungsprodukte des Gases, mittels dessen 'der Ofen geheizt wird, eintreten können. Es hat sich gezeigt, daß beim Heizen mit Leuchtgas eine hinreichend reduzierende Gasatmosphäre erhalten wird, wenn mindestens 0,2 % Kohlenmonoxyd im Gas vorhanden ist. Konzentrationen über 0,5% Kohlenmonoxyd werden zweckmäßig vermie^ den, um Rußbildung zu verhindern. Naturgemäß können zur Erzielung reduzierender atmosphärischer Bedingungen auch andere Gase als Leuchtgas,

ao z. B. Wasserstoff, verwendet werden.

Es kann beispielsweise ein Gemisch folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozenten zugrunde gelegt werden:

_a5 BaTiO₃ 92,4

TiO₂ 1,6

SiO₂ 0,3

BaCO₃ 4,0

BaSO₄ 0,8

99,i

Der restliche Teil besteht im wesentlichen aus Oxyd von Alkali, Erdalkali und anderen Elementen, wie Natrium, Magnesium, Calcium und Aluminium, das zur Hälfte in der Regel in Form von AIuminiiumoxyd vorliegt. Das Verfahren nach der Erfindung wird zweckmäßig mit Material durchgeführt, das außer Barium und Titanoxyd nur Bruchteile von Prozenten anderer Metallverbindungen, ausgedrückt in Oxyden, enthält.

Bei der vorstehend angegebenen · Zusammensetzung ist hinreichend Bariumcarbonat vorhanden, um nach Zersetzung mit dem freien Titandioxyd zu reagieren. Angenommen werden kann, daß sich das Bariumsulfat während der Erhitzung unter den reduzierenden Bedingungen bei hoher Temperatur zumindest teilweise zersetzt, und zwar, daß der Schwefel der Sulfatgruppe zu Schwefeldioxyd oder zu Schwefelwasserstoff reduziert wird. Das Voirhandensein des Bariumsulfats ist von Vorteil für das Stabilisieren des z.B. in Form einer wässerigen Suspension zu verarbeitenden Gemisches. Jedoch ist Sulfat von Nachteil für die elektrischen Eigenschaften des keramischen Materials, wenn es nach Sintern noch darin vorhanden ist. Da in manchen Rohstoffen schon Sulfat enthalten ist, erübrigt sich, häufig besonderes Zusetzen zu dem Ausgangsgemisch. Es ist jedoch von Belang, daß das Sulfat bei der reduzierenden Erhitzung zersetzt wird.

Obgleich die Reaktion, bei der Bariumtitanat gebildet wird, sich während einer Phase des Verfahrens, z. B. bei der rteduzierenden Erhitzung, vollziehen kann, ist es empfehlenswert, das Bariumtitanat vorher aus Titanoxyd und Bariumoxyd, z.B. in Form Bariumcarbonats, zu bilden. Ferner wird zweckmäßig die am Ende begehrte Form vor der Ausübung des Verfahrens gegeben. Dies kann sich z. B. in der Weise vollziehen, daß das Material in Form einer Suspension," einer Paste oder eines Breis, zu dem gegebenenfalls Bindemittel, wie Dextrin oder ein Gummi, zugesetzt sind, durch Pressen, Strangpressen oder Gießen in Form von Bändern, Platten oder Stäben zu verarbeiten. Die Dauer der Erhitzung muß nach Maßgabe der Abmessungen der zu sinternden Gegenstände bemessen werden.

Im wesentlichen aus Bariumtitanat bestehende Gegenstände werden z. B. in einem Gasofen angeordnet. Dusrch in den Wänden des Ofens angeordnete Ventilatoren ist das Verhältnis der Gas- und Luftmengen regelbar. Vor Erreichen einer Tempe-' ratur von 950° C wird von den Ventilatoren eine so große Menge Luft in den Ofenraum angesaugt, daß eine oxydierende Gas atmosphäre entsteht und die aus organischem Stoff bestehenden Bindemittel vollständig verbrennen können. Über dieser Temperatur wird darauf im Ofenraum eine reduzierende GasatmO'Sphäre durch solche Zufuhr von Luft erzeugt, daß das Leuchtgas unvollständig verbrennt. Nach 4V2 Stunden wird eine Temperatur von 1250⁰ C erreicht. Sodann wird so viel Luft in den Ofenraum geblasen, daß während des bei annähernd 1370⁰ C erfolgenden Sintems die Atmosphäre oxydierend ist. Nach 1V2 Stunden wird diese Temperatur erreicht. Der Ofen wird dann zwei Stunden auf dieser letzten Temperatur gehalten und darauf abgekühlt. Die erhaltenen Gegenstände haben eine Dichte von wenigstens 5,5.

Claims (1)

1. PATENtANSPRUCH:

   Verfahren zur Herstellung im wesentlichen aus Bariumtitanat "bestehender, keramischer Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch, das nahezu äquivalente Bariumoxyd- und Titandioxydmengen enthält, nach Formgebung zumindest in einem Teil des Temperaturintervalls zwischen annähernd 6oo° C und der Sintertemperatur, zweckmäßig vor Erreichen der Sintertemperatur, reduzierend erhitzt und schließlich oxydierend gesintert wird.

   Angezogene D.ruckschrif ten:
   Zeitschrift für techn. Physik, 1935, Heft 12, S. 640/42.

   © 509 612 12.