Способ получения порошка титаната свинца
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ТИТАНАТА ССККЦА из оксида титана и глета или -сурика свинцовых, включающий приготовление шихты из порошков исходных компонентов,обжиг и помол, отличающийся тем,что,с ц.елью получения титаната свинца для припоечного стекпокомпозиционного материала, обеспечивающего герметичное спаивание, обжиг проводят при температуре .750-1000 С с выдержкой в течение 10-50.ч, используют оксид титана следующего гранулометрического состава, мас.%: 45-60-мкм65 2-45 мкм90-98 менее 2 а глет или сурик свинцовые - следующего гранулометрического состава, мас. %: 50-100 мкм$1 4-40 мкм.89-95 менее 4 (Л 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что мольное соотношение РЬО к TiOj в шихте равно 1,0.11 ,05.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (19) (И) (я)g С 04 В 35!46; 37/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
89-95 а10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 3477613/33 (22) 28,07.82 (46) 30. 07.91. Бюл. N 28 (72) В.И. Фирсов, П.И. Литвинов, Я.Л. Рыжик, N.A. Иелива, Г. Б. Княжер, P .А. Журавлева и А.М. Салдугей (53) 666.655 (088.8) (56) Патент США Р 3352632, кл. 2351, 1967.
Смажевская Е. Г., Фельдман Н, Б.
Пьезоэлектрическая керамика. М.:
Советское радио, 1971, с. 50-56 °
Патент США М 3360331, кл. 23-51, 196 7. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА
THTAHATA CEViPiUA H3 oKcHj(B титана и глета или .сурика свинцовых, включающий приготовление шнхты из порошков исходлых компонентов, обжиг и помол, отличающийся тем,что, с
Изобретение относится к способам получения титанатов, преимущественно титаната свинца (ТС) и может быть использовано в производстве наполнителя стекпокомпозиционных материалов для герметичного спаивания приборов электронной техники.
Известен способ получения порошкообразного ТС прокаливанием титанилоксалатов, титанилтартратов свинца, выделенных из водных растворов в виде соответствующих соединений.
Существенным недостатком этого способа является использование дррогих и дефицитных щавелевой и винной кислот.
2 целью получения титаната свинца для припоечного стеклокомпозиционного материала, обеспечивающего герметичное спаивание, обжиг проводят при о температуре .750-1000 С с выдержкой в течение 10-50.ч, используют оксид титана следующего гранулометрического состава, мас,7:
4 5-.60 . мкм «с5
2-45 мкм 90-98 менее 2 мкм (5 а глет или сурик свинцовые — следующего гранулометрического состава, мас.7.:
50-100 мкм
4-40 мкм. менее 4 мкм
2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что мольное соотношение Pb0 к Т102 в хте равно 1,011, 05.
Цзвестен также способ получения порошка ТС прокаливанием совместно Q0 осажденных из водных растворов соединений титана и свинца, например, «3 гидроокисей, взятых в соотношении, необходимом для получения ТС.
Однако осуществление указанного способа требует специальной стадии приготовления растворов соединений ф титана и свинца, нейтрализации растворов и промывной воды в производственных условиях, а также сложного аппаратурного оформления,.
Кроме того, известный способ получения порошкообразного ТС включает упаривание или распыпительную сушку
1070867
45
50 водных растворов нитратов или других знн ний титана и сплава в заданном с 1отнсшс ннн с последующим прокаливянисм полученного порошка.
Указанному способу свойственны нечостяткн предыдущего способа и, кроме того, дoïñëнительный недостаток необходимость обезвреживанич ядовитых окислов азота.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ синтеза ТС из оксида титана и глета свинцового или сурика свинцового, осущест-15 вляемый обжигом смеси этих материалов.
Однако указанный способ не позволяет получить ТС с размером частиц более 0,5 мкм, что делает его непригодным для использования в качестве наполнителя легкоплавкого стекла при образовании стеклокомпозиционного материала, так как частицы ТС размером менее 2 мкм обладают склонностью 25 к агрегатированию и при введении в состав стеклокомпозиционного материала образуют при его оплавлении сгустки, препятствующие спаиванию деталей.
Целью изобретения является получение титаната свинца для припоечного стеклокомпозиционного материала, обеспечивающего герметичное спаивание.
Цель достигается тем, что в известном способе получения порошка титана35 та свинца из оксида титаната и глета или сурика свинцового, включающем приготовление шихты из порошков исходных KDMIIQHpHTQB> обжиг и помол.
Обжиг проводят при температуре 750- 40
1000 С с выдежкой в течение 10-50 ч используют оксид титана следующе-: го гранулометрического состава, мас.7
45-60 мкм 5Е
2 — 45 мкм ЭО-ЭМ! менее 2 мкм б5Е, а глот или сурик свинцовый следующего гранулометрического состава мас.7:
50-100 мкм с1
4-40 мкм 89-957 менее 4 мкм 1 07.
При. этом мольное соотношение РЬО к
7 0 в шихте равно 1,01 — 1,05.
Указанные пределы гранулометрического состава оксида титана и глета
55 свинцового (сурика свинцового) обеспечивают получение ТС необходимого качества с размером частиц в пределах 5-45 мкм, ч о позволяет получить стеклокомпозиционный материал . обеспечивающий герметичное спаивание.
Если зерна оксида титана размером менее 2 мкм использовать в количест— ве более 57, ухудшается растекаемость стеклокомпозиционного материала и не происходит герметичного спаивания. При использовании зерен оксида титана размером более 45-60 мкм в количестве более 57. в ТС остается непрореагировавшая окись свинца в количестве более 1 мас.l что является недопустимым, так как в процессе оплавления и спаивания стеклокомпозиционного материала происходит взаимодействие окиси. свинца с органической связкой, входящей в состав пасты для нанесения стеклопокрытия на деталь, сопровождаемое вздутием оплавленного слоя стеклокомпозиционного материала и нарушением герметичности при спаивании.
При использовании зерен глета свинцового или сурика свинцового размером менее 4 мкм в количестве более
107 происходит комкование этих материалов, ухудшается однородность шихты для синтеза ТС, повышается количество непрореагировавшей окиси свинца и нарушается герметичность при спаивании.
При наличии зерен глета свинцового или сурика свинцового размером более 50-100 мкм в количестве )1X. повышается количество непрореагировавureA окиси свинца и нарушается герметичность спаивания.
Обжиг шихты при синтезе ТС проводят при температуре 750-1000 С.
При температуре обжига ниже
750 С количество непрореагировавшей окиси свинца в ТС составляет более
1 мас.7 и требуется продолжительность выдержки более 50 ч, а при температуре обжига более 1000ОС ТС получается слишком крупнозернистым и увеличивается длительность его помола и, кроме того, увеличиваются потери окиси свинца из-за повьппения ее летучести с возрастанием температуры обжига.
Длительность выдержки может составлять 10 ч в том случае, если средняя зернистость оксида титана ближе к нижнему пределу, я температура обжига приближается к 1000 С. В том случае, когда средняя зернистость оксида титана приближается к верхнему
ВыцерхКВ ° Ч
Уровень натеканин
Мольное соотноиение
Pb0 и тьо в хвсхте
Оксан титана, мас.l
Свинцовый глет, мас.Х емпеатура банга
Нример, lt
50100 мкм 40 мкм
4елин менее
2 мкм менее
4 мкм прн испытании вахты, ео корпусов на герметичность, е10 л.мкм с
7,5
Менее 0,6
Менее О,1
850
1 ° 04
4,0
95,0
1,О
92,0
0 5
То хе
То хе
750
То не
Не более е
i I
1ООО
Менее 0,7
Менее 0,6
45 н
850
95,0
1,О
850 н
89,5
1О,0
0,5
Не более
G,7 е
92,0
То хе
То ве
92,0
5,0
0,5 и
Менее 0,7
° t
5,0 з,о
92,0
95.0 то хе е!
te более о,о
4,О
89,0
1О,О
1,О
10 пределу, а температура обжига принимается 750 С, требуется длительность
9, выдержки при обжиге 50 ч.
В состав исходной шихты вводят избыток окиси свинца, равный потерям йа испарение при термической обработке.
Иольное соотношение РЬО и TiO< не должно превышать 1,05, так как в этом случае может оставаться непрореагировавшая окись свинца в количестве, превышающем 1 мас.X. С другой стороны, это соотношение .не должно быть менее 1,01, иначе в смеси реагирующих РЪО и Т10 после улетучивания части РЬО может обнаруживаться недостаток РЪО, приводящий к отклонению состава ТС от стехиометрического и изменению свойств порошка ТС.
Способ получения порошка титаната свинца осуществляется следующим образом.
74,3 кг свинцового глета смешивают с 26,6 кг оксида титана TiO< (гранулометрической состав для примеров
1-13 приведен. в таблице).
Полученную шихту обжигают в камерной электрической печи в атмосфере воздуха.
Подъем температуры осуществляют со скоростью 50-100 С/ч, охлаждениесо скоростью 25-50 С/ч.
Образовавшийся ТС измельчают в шаровой мельнице до удельной поверхности. 1300-1500 см2 /г и просеивают через сито с размером ячейки 45 мкм.
Приготовленный порошок ТС по известной технологии смешивают с легко7086 7 плавким стеклом и циркоя< 1 пня получения стеклокомпозицио11мо1 о материала, як11яющегося стеклопри11оем для
5 герметизации керамического корпуса интегральных схем типа Т0-116.
Изготавливают 500 корпусов на стеклокомпозиционном материале с применением полученного ТС.
10 Изготовленные корпуса подвергаются испытанию на герметичность на гслиевом течеискателе по известной методике.
Данные примеров сведены в таблицу.
Как видпо нз таблицы, уровень герметичности спая стеклокомпозиционного материала с применением ТС по предлагаемому способу получения не превы-5 -1 шает 10 л .мкм.с, что обеспечивает надежную герметизацию корпусов интегральных схем (ИС) и низкую температуру спаивания, позволяющую сохранить высокие эксплуатационные характеристики ИС.
Спай стеклокомпозиционного материала с применением ТС, полученного по известному способу (прототипу), получить невозможно, так как растекание стеклокомпозиционного материала отЗО сутствует.
Использование предлагаемого спосо-: ба папучения порошкообразного ТС поз воляет создать низкотемпературный стекпокомпозиционный материал (темпе" ратура спаивания ниже 450 С), обеспечивающий надежное и герметичное соединение деталей из керамики и металла в приборах электронной техники, а также в других областях техники, где
4р предъявляются аналогичные требования.
107086 7
1lj)of(<>I))IIf å(èI1 I,I1)л111(у,1 иксия титана, мас.Х
Свинцовый глет, мас.7.
Нылеркка, ч
Уровень иатекаиия
Мол ьное соотвоТемпгратура обки| а
45»
60 мкм
245 мкм
440 мкм
50100 мкм менее
2 мкм менее
4 мкм шихтьь
4,5
Не более
0,5
95,0
0,5
То яе
7,5
1 °
I °
Не более
0,7
92,0
5,0
90,0
0,5
5,0!
О о
0,5
Не более
0,8 l,5
То же
98,0
6,6
Менее 0,8
0,4
93,0
1,01
4,0
95,0
1,0
Не более
0,7 и
1,05
То ве
То ке
Редактор С. Титова Техред А.Кравчук КорректорА. Обручар
Заказ 3129, Тираж 453 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðîä, ул. Гагарина, 101
ПримерФ
wr nue и
T i0 в лик те г елия при испытании корпусов иа герметичиость, т 10 п.мкм с
![Способ получения порошка титаната свинца](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/583/5833761-s.jpg)
![Способ получения порошка титаната свинца](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/583/5833762-s.jpg)
![Способ получения порошка титаната свинца](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/583/5833763-s.jpg)
![Способ получения порошка титаната свинца](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/583/5833764-s.jpg)