Slide nano và màng mỏng các sản phẩm gốm kỹ thuật

ng

th

an

co

ng

.c
om

CÁC SẢN PHẨM GỐM SỨ
KỸ THUẬT

cu

u

du
o

-Gốm sứ kỹ thuật miền nhiệt độ thấp: kỹ thuật điện tử.
-Nguyên liệu kỹ thuật, nguyên liệu tự nhiên rất ít,
-Yêu cầu kỹ thuật rất cao (độ chính xác về tính chất, hình
dạng và kích thước).

CuuDuongThanCong.com

/>

5.1 CÁC SẢN PHẨM HỆ MgO–Al2O3–SiO2
A l2 O
40

- Forsterit:2MgO.SiO2

- Enstatit: MgO.SiO2

- Mulit: 3Al2O3.2SiO2

- Spinel: MgO.Al2O3

- Hai hợp chất ba phân hủy
khi nóng chảy:
- Cordierit: 2MgO.2Al2O3.5SiO2

20

M g O .A l 2 O

o

C

2

(m u liit )

o

o

20 C

4 M g O . 5 A l 2 O 3 . 2 S iO
( s a p h ir in )

th

2030

.2 S iO

3

20 C

an

2135

3 A l2 O

3

co

( s p in e l )

ng



2

ng

o

du
o

82

o

1810

s p in e l

- Safirin: 4MgO.5Al2O3.2SiO2.

3 C

2 M g O . 2 A l2 O

o

1557

2

1460

5

10 C

1453

o

u

5

cu

1360
1700

p e r ik la s

M gO

20

2 M g O .S iO

o

2800 C

2

( f o r s t e r it )

%

o

1890

40

f o r s t e r it

o

2

c o r d ie r it

5

1443

5

o

o

o

25 C

c r is t o b a lit
o
1470 10
o
1543
2
2L

f o r s t e r it
o

. 5 S iO

m u liit

5 C

1370

3

o

s a p h ir in

1850

CuuDuongThanCong.com

3

C 2050

.c
om

1925

o

1575

5

o

M g O .S iO
( e r s t a lit )

s t e a lit y

2

1695

s t e a lit

í t t o ån h a o />
5

o

1695

1595

5

o

S iO
1713

2

5

o


ng

Gốm steatit rất bền cơ, tổn thất điện môi tg
thấp, trong kỹ thuật cao tần.
Gốm cordierit 15.10-4K-1(thấp), linh kiện
chống sốc điện & sốc nhiệt
Gốm forsterit chân không kín, tg thấp ở tần
số cao. Hệ số cao, dùng nối ráp với phần
kim loại trong kỹ thuật điện tử chân không.

th

u

cu



du
o

ng



an

co



.c

om

Gốm steatit, cordierit vaø forsterit.

CuuDuongThanCong.com

/>

Nguyên liệu bột

ng

Pha thủy tinh: ngăn tạo
klinoenstatite
Mở rộng khoảng kết khối
Khi sử dụng protoenstatit
đổi thành klinoenstatit
Bền cơ, tổn thất điện môi
tg thấp, trong kỹ thuật
cao tần

th

Nghiền ướt
Đổ rót, dẻo hoặc
ép bán khơ

Tạo hình

cu



(CaO, BaO:chất
chảy)

u

du
o



ng



talc+đất
sét+BaCO3

an

co



.c
om

steatite ceramic

NUNG
1350-1360 C

CuuDuongThanCong.com

/>
Khó nung


.c
om

Thành phần một số loại gốm hệ
MgO-Al2O3-SiO2
Thành phần (%)

ng

Nguyên liệu

Steatit ít tổn hao
75

55

20

43

Đất sét

–

–

15

13,5

41

35

Tràng thạch

7

–

–

–

14

–

BaCO3

–

8

8

9

–

–

an

84

th

85

u

du
o

ng

Hoạt thạch

cu

Cordierit

co

Steatit

Manhezit

–

–

–

6

–

–

Chất khác

–

–

CaCO3

Mảnh

silimanhit

Al2O3

CuuDuongThanCong.com

/>

MPD forsterite ceramics are dense, fine grained, vacuum-tight
materials originally developed for use in hermetically-sealed
devices such as VED's (electron tubes), rectifiers, and vacuum
switches. Their unique combination of properties , however,
has led to broadly-increased usage.

th

an

co

ng



.c
om

MPD FORSTERITE CERAMICS



cu

u

du
o

ng

MPD forsterites combine high mechanical strength, low
dielectric constant, and resistance to corrosion, with a unique
expansion characteristic ideally suited to ceramic-to-metal
sealing techniques. For example, the thermal expansion
characteristic of one of the patented forsterite composition
matches that of titanium metal over a broad range of
temperatures, permitting the manufacture of many devices for
critical high tech applications
CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Gạch chịu lửa manhegi
forsterite

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u

cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Cordierite ceramic
ng

Silicate ceramic Cordierite C410

co

Chemical composition: 3Al2O3*2SiO2, Al2O3, SiO2
Value in metric unit

Density

2.1 *10³

Flexural strength

60

Thermal expansion
(20 ºC)

2.0*10-6

Thermal conductivity
Dielectric constant

6

131.1

lb/ft³

8700

psi

ºCˉ¹

1.1*10-6

in/(in* ºF)

2.0

W/(m*K)

13.9

BTU*in/(hr*ft²*ºF)

-

6

-

th

kg/m³

Value in US unit

u

an

Property

cu

du
o

ng

MPa

CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Cordierite

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an

th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an

th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

5.3 GỐM TiO2 VÀ TITANAT
Dùng làm tụ điện. u cầu:
 - ε ( = 10
300) cao (giảm kích thước tu)ï.
 - Tổn thất điện môi tg thấp khi tần số cao.
 - ε ổn định với nhiệt độ, hoặc bằng không (với tụ dung lượng lớn
không phụ thuộc nhiệt độ), hoặc có thể chọn giá trị (-) hoặc (+).
 Phân nhóm tụ và các chất điện môi :
-Tuyến tính: không phụ thuộc vào điện áp và tuyến tính với biến đổi
nhiệt độ.
-Phi tuyến (điện môi sắt từ): ε cao, phụ thuộc phức tạp vào nhiệt độ
và điện áp.
 Vật liệu thường
10, (gốm liti = 6).
 Gốm rutil
= 80 170
 Gốm rutil đa tinh thể

= 105.

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng



CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du

o

ng

th

an

co

ng

.c
om

N TiO2

CuuDuongThanCong.com

/>

ng

Nguyên liệu 80
100% TiO2.

3 , 9 g / cm






4 , 25 g / cm

3

du
o

Chất tạo dẻo: bentonite hoặc đất sét (~5%).
Nung môi trường oxy hóa, kết khối hoàn toàn.
ε=60 85. α < 0, dùng MgO, BaO làm tăng α.
Các phụ gia phản ứng tạo titanat làm giảm ε.
Sản phẩm công nghiệp:2MgO.TiO2 (d / dT dương và
tương đối nhỏ).

u



Rutil

cu



3

C

th

Anatas

0

ng

900

an

co



.c
om

Rutil

5.3.1

CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

I KHI NUNG

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng

du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>





cu

u

du
o



th



ng



an

co



Dạng tự nhiên: perovskit. không có tính từ trễ
Ba2+ và Pb2+ tăng kích thước ô mạng cơ sở. Ti4+ chuyển từ
trung tâm vào ô mạng, xuất hiện dipol vónh cửu.
-T > 1200C (điểm Curie):lập phương,
-T < 1200C: bốn phương.
ε=150, giảm khi T tăng. Khắc phục: thêm phụ gia tạo
thành phần: MgTiO3 – CaTiO3; CaSnO3 –CaTiO3;
CaZrO3 – CaTiO3 (doε taêng theo nhiệt độ).
Cấu trúc perovskit, tính từ trễ: KNbO3; KTaO3; LaGaO3...
Có từ trễ, không perovskit: Cd2Nb2O7; LiTaO3; WO3...

ng



.c
om

5.3.2 Titanat canxi CaTiO3

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

u

du
o

ng

th

an

co

ng

CaTiO3 is arguably one of the less
interesting perovskite structures,
compared to its more exotic
cousins. Nonetheless, one of
CaTiO3’s main uses is as one of the
major components in Synroc, a
synthetic rock form designed for
the immobilization of radioactive
waste, due to the ability to host for
the nuclear fission product
strontium.

cu



CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
du
o

ng

th

an

co

ng

Starting from a face centered array of anions, the perovskite structure can be derived by
replacing one pair of adjacent anions (labelled as X) in the unit cell by a similarly sized
cation, referred to as the A-site cation. Smaller B-site cations can then be placed in
interstitial sites such that they are surrounded by six anions. This results in the formula
ABX3, which is the generic formula for a perovskite. A visual representation of this
transition is shown below where the A-site cation is indicated in orange, the B-site in
blue and the anions are red.

cu

u

Starting from a face centered array of anions, the perovskite structure can be derived by
replacing one pair of adjacent anions (labelled as X) in the unit cell by a similarly sized
cation, referred to as the A-site cation. Smaller B-site cations can then be placed in
interstitial sites such that they are surrounded by six anions. This results in the formula
ABX3, which is the generic formula for a perovskite. A visual representation of this
transition is shown below where the A-site cation is indicated in orange, the B-site in
blue and the anions are red.
CuuDuongThanCong.com

/>

1- Các hợp chất
trong hệ BaO-TiO2
 Năm hợp chất:
-Ba hợp chất khi nóng
chảy bị phân hủy.
Điểm eutecti thấp
nhất là 13170C.
-ng dụng phổ biến
nhất là BaTiO3 và
BaTi4O9.

.c
om

5.3.3 Các Titanat Bari

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng



CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>





ng

co

an



th



o

o

o



o





cu

u



ng



Trễ điện môi (tương tự PbTiO3).
ε= 12000 (phụ thuộc T, dạng thù hình và thành phần dung dịch rắn)
Pb2+; Sr2+; Ca2+; Cd2+ thay thế Ba2+
Sn4+; Hf4+; Zr4+; Ce4+ và Th4+ thay thế Ti4+.
T<1200C (nhiệt độ Curie) tồn tại tính chất trễ
Với BaTiO3, là nhiệt độ biến đổi thù hình tứ phương thành lập phương. +50C
Dãy biến đổi thù
hình của BaTiO3
như sau: +120 C
-90 C
+5 C
Tam giác
Trực thoi
bốn phương
+1480 C
Lập phương
Lục giác
Tính chất trễ có ở tất cả các dạng thù hình ở nhiệt độ thấp. Trên
giá trị
0
cực đại ở 120 C (nhiệt độ Curie)
BaTiO3 : hằng số điện môi cao, phụ thuộc nhiệt độ
Hiệu ứng trễ: bởi mômen lưỡng cực ô mạng và vùng vi mô (doment) chỉ tồn tại
trong giới hạn xác định (vùng) với sự định hướng lưỡng cực điện thích hợp một
cách ngẫu nhiên. Các vùng tồn tại tự phát dưới nhiệt độ Curie.

du
o



.c
om

BaTiO3

CuuDuongThanCong.com

/>