5.1.1 Выбор и подготовка сырья

Выбор исходного сырья и уровень его качества – одни из определяющих факторов получения материалов с высокими электрофизическими свойствами. Разнообразие квалификаций, марок, поставщиков сырья создает определенные сложности при обработке технологических параметров, приводит зачастую к невоспроизводимости свойств, что связано с особенностями твердофазных реакций.

5.2 Химические методы производства

Химические, или, как их часто называют, «мокрые» способы получения порошков основаны на том, что исходную шихту для термообработки приготавливают путем выделения соединений из растворов за счет различных химических реакций (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Некоторые варианты получения пьезокерамических материалов по химической технологии

Характер этих реакций, условия их протекания, природа образующихся соединений могут быть разными, но во всех случаях каждый из механических методов в большей или меньшей мере имеет преимущества перед керамическим:

- за счет одновременного выделения соединений из растворов достигается большая однородность, что особенно важно при введении малых добавок;

- изменением условий осаждения регулируется дисперсность прокаленных порошков, размер частиц уменьшается до 1-10 мкм, а иногда и до долей микрона;

- отсутствие помольных операций при изготовлении операций исходной шихты обеспечивает высокую чистоту конечных продуктов;

- выделенные из растворов соединения отличаются повышенной реакционной способностью и однородностью, что гарантирует образо­вание заданных составов при более низких температурах.

Развитие химических методов производства материалов для элек­тронной техники началось в 50-е годы. В это время появились работы по совместному осаждению компонентов из растворов аммиаком или щелочами, обезвоживанию растворов методом упаривания, осаждению компонентов на твердую фазу (полукерамический метод).

В 60-е и последующие годы указанные методы стали использоваться для получения все большего количества материалов. Появились и их варианты. Например, для выделения комплексных соединений кроме щавелевой начали применять и другие кислоты (как органические, так и неорганические). При совместном осаждении помимо аммиака и ще­лочей получили распространение смешанные осадители из аммиака и карбоната аммония или щавелевой кислоты, расширившие возможно­сти этого метода. Появились и новые пути обезвоживания водных рас­творов, в частности распылительная сушка, распылительный обжиг, вымораживание (криохимический способ), плазмохимический про­цесс. Многие соединения получают в гидротермальных условиях из растворов и гидроксидов.

Существует еще один перспективный вариант совместного осажде­ния - распылительный гидролиз, принцип которого основан на введе­нии растворов солей через распылительную форсунку в пространство над водным раствором гидроксида аммония. При этом образуются осадки, легко фильтрующиеся и в 5-8 раз быстрее отмывающиеся от анионов. После прокалки они превращаются в мелкодисперсные рас­сыпчатые порошки, не требующие помола.

Во всех химических методах завершающий этап одинаков - терми­ческое разложение соединений, выделенных из растворов. Поэтому в основу дальнейшего рассмотрения некоторых химических методов бу­дет положено то, что отличает методы друг от друга: способ выделения соединений из растворов.

В период становления производства материалов ЦТС (70-е годы), наряду с керамической технологией, химическим методам уделялось очень большое внимание. Популярность этих методов была обуслов­лена недостаточной изученностью керамической технологии, особенно сырьевой базы и привлекательностью получения более мелкодисперс­ных, однородных, а значит, и более активных порошков[4].