Название |
Низкотемпературные материалы в системе
Ba – Pb – Al – B – Si – O/Al2O3 для совместного спекания с порошками благородных металлов |
Реферат |
Методом жидкофазного спекания в низкотемпературном диапазоне 850–900 oC получены композиционные материалы в системе Ba – Pb – Al – B – Si – O-стекло/α-Al2O3 с содержанием оксида алюминия от 20 до 60 % (мас.). Стекло получено фриттованием из расплава при температуре 1430 oC с последующим помолом в планетарной мельнице до размера частиц 3, 5 и 8 мкм. Характеристики стеклокерамики после спекания определены методом гидростатического взвешивания с вакуумированием. Методом рентгенофазового анализа было изучено влияние фракционного состава стекла на фазовый состав спеченных композиций. Установлено, что при температурах обжига 850–900 oC в композициях с 20–60 % (мас.) α-Al2O3 идет кристаллизация новой фазы — цельзиана. С уменьшением размера частиц стекла от 8 до 3 мкм в композициях интенсифицируется спекание образцов и растворение частиц корунда. Кристаллизация цельзиана более интенсивно идет в композициях, содержащих более крупную фракцию стекла (5 и 8 мкм). Лучшими характеристиками обладает состав при 70 % (мас.) стекла с размером частиц 5 мкм и 30 % (мас.) α-Al2O3, спеченный при 850 oC в течение 30 мин, при этом кажущаяся плотность составляет 2,87·103 кг/м3; водопоглощение — 0,01 %; усадка — 9,86 %. Полученные LTCC-материалы при использовании стекла с крупным размером частиц 5 мкм менее склонны к проникновению стеклофазы в слои металлизации при совместном спекании с порошками благородных металлов в составе металлизационных паст.
Данное научное исследование проведено при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «УМНИК» в рамках договора № 9939ГУ/2015 от 16.03.2016 г. Авторы выражают благодарность научным сотрудникам ФГАОУ ВО НИ ТПУ А. А. Дитцу за проведение дилатометрического анализа, М. С. Сыртанову за проведение рентгенофазового анализа. |
Библиографический список |
1. Sebastian M. T., Jantunen H. Low loss dielectric materials for LTCC applications: a review // International Materials Reviews. 2008. Vol. 53. P. 57–90. 2. Bowen Zhang, Lingxia Li. Microstructure and microwave dielectric properties of CuO-modified CoWO4 ceramics // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2017. No. 28. P. 3523–3529. 3. Wu K.-L. Low temperature co-fired ceramic (LTCC) technology in RF and microwave engineering: Encyclopedia of RF and Micro wave Engineering. — Hoboken : Wiley, 2005. P. 2393–2400. 4. Imanaka Y. Multilayered Low Temperature Cofired Ceramics (LTCC) Technology. — New York : Springer Science & Business Media, 2005. — 229 p. 5. Chiang C.-C., Wang S.-F., Wang Y.-R., Hsu Y.-F. Characterizations of CaO – B2O3 – SiO2 glass-ceramics: thermal and electrical properties // Journal of Alloys and Compounds. 2008. Vol. 461. P. 612–616.
6. Wu J.-M., Huang H.-L. Microwave properties of zinc, barium and lead borosilicate glasses // Journal of Non-crystalline Solids. 1999. Vol. 260. P. 116–124. 7. Zhenjun Qing, Wenzhan Zhou, Wenjie Xia, Hao Li. Crystallization kinetics, sintering, microstructure, and properties of low temperature co-fired magnesium aluminum silicate glass-ceramic // Journal of Non-crystalline Solids. 2018. Vol. 486. P. 14–18. 8. Ming Liu, Hongqing Zhou, Haikui Zhu, Zhenxing Yue, Jianxin Zhao. Microstructure and dielectric properties of glass/Al2O3 composites with various low softening point borosilicate glasses // Journal Mater. Science: Mater. Electron. 2012. Vol. 23. P. 2130–2139. 9. Ming Liu, Hongqing Zhou, Xiaoying Xu, Zhenxing Yue, Min Liu, Haikui Zhu. Sintering, densification and crystallization of Ca – Al – B – Si – O glass/Al2O3 composites for LTCC application // Journal Mater. Science: Mater. Electron. 2013. Vol. 24. P. 3985–3994. 10. Xingyu Chenn, Weijun Zhang, Shuxin Bai, Yongguo Du. Densification and characterization of SiO2 – B2O3 – CaO – MgO glass/Al2O3 composites for LTCC application // Ceramics International. 2013. Vol. 39. P. 6355–6361. 11. Liu Ming, Zhou Hongqing, Zhu Haikui, Yue Zhenxing, Zhao Jianxin. Low Temperature Sintering and Dielectric Properties of Ca – Ba – Al – B – Si – O glass/Al2O3 composites for LTCC Applications // Journal of Wuhan University of Technology-Mater. 2013. Vol. 28. P. 1085–1090. 12. Seo Y. J., Jung J. H., Cho Y. S., Kim J. C., Kang N. K. Influences of particle size of alumina filler in an LTCC system // Journal of the American Ceramic Society. 2007. Vol. 90. P. 649–652. 13. Диаграммы состояния силикатных систем : справочник. В 3 т. Т. 3 / под общ. ред. В. П. Барзаковского. — Л. : Наука, 1972. — 447 с. 14. Шабанова Г. Н., Тараненкова В. В., Корогодская А. Н., Христич Е. В. Строение системы BaO – Al2O3 – SiO2 // Стекло и керамика. 2003. № 2. С. 12–15. 15. Савчук Г. К., Петроченко Т. П., Климза А. А. Получение и диэлектрические свойства цельзиановой керамики на основе гексагональной модификации BaAl2Si2O8 // Неорганические материалы. 2013. № 6. С. 674. 16. Технология стекла : справочные материалы / под общ. ред. П. Д. Саркисова. — М. : Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, 2012. — 647 с. 17. Пашков Д. А. Стеклокерамические материалы низкотемпературного спекания с корундовой кристаллической фазой // ХХ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. — Екатеринбург, 2016.Т. 2b. С. 35. 18. Rabe T. A., Glitzky C. A., Naghib-Zadeh H. A., Oder G. A., Eberstein M. B, Töpfer J. C. Silver in LTCC – Interfacial Reactions, Transport Processes and Influence on Properties of Ceramics // 5th International Conference on Ceramic Interconnect and Ceramic Microsystems Technologies — Denver, United States, 2009. — P. 85–93. |