Baryum titanat esaslı seramiklerin üretilmesi ve karakterizasyonları

Abstract

Tez çalışmasında EIA (ABD Elektronik Endüstrisi Birliği) standartlarındaki ?ikinci sınıf dielektrik kapasitör? üretimi amaçlanmıştır. Bu bağlamda stronsiyum karbonat (SrCO3), niobyum pentoksit (Nb2O5) ve kobalt oksit (CoO) katkıları tek ya da çiftler halinde kullanılarak katı hal sinterleme metodu ile BaTiO3 esaslı seramikler üretilmiştir.Soğuk izostatik pres kullanılarak kompak diskler şeklinde üretilen malzemeler; 1200, 1225, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280, 1300, 1320, 1340, 1350, 1450 ve 1455 oC'lerde 2 veya 4 saatlik ısıtma rejimiyle sinterlenmiştir. Yoğunlaşma davranışları ve faz oluşumları incelendikten sonra dielektrik karakterizasyon testlerine tâbi tutulmuşlardır. Analiz verilerinden, düşük yoğunluklu numunelerin daha yüksek dielektrik kayıplara sahip oldukları görülmektedir.Dielektrik karakterizasyon aşamasında; oda sıcaklığında, oda sıcaklığı ile 150 oC arasında, -80 oC ile 130 oC arasında kapasitans ve dielektrik kayıp değerleri analiz edilmiştir. Analizler, istenilen özelliği veren (en fazla %2.5 dielektrik kayba sahip ve sıcaklık değişimiyle, kapasitansının oda sıcaklığındaki değerinin %15'ini aşmayan) numunelerin bir sonraki basamağa geçmesi suretiyle kademeli olarak yapılmıştır. Ayrıca histerisiz döngüleri değerlendirilmiştir.Nb ile katkılandırılmış BaTiO3'ın 1250 oC'de 2 saat sinterlenmesiyle elde edilen numunenin analiz verileri standartlarla karşılaştırılmış ve çalışma neticesinde Z7R tipi (10 ile 125 oC arasındaki kapasitans değişimi oda sıcaklığındaki kapasitans değerinin %±15'inden az ve dielektrik kaybı %2.5'ten az olan) ikinci sınıf dielektrik kapasitör üretilmiştir.

In this thesis, fabricating ?class two dielectric capacitor? in according to EIA (ABD Electronic Industries Alliance) standards was aimed. In this context, strontium carbonate (SrCO3), niobium pentoxide (Nb2O5) and cobalt oxide (CoO) dopants were used as pairs or single in BaTiO3 based ceramics that fabricated by solid state sintering.Materials that prepared by using cold isostatic press as compact discs were sintered at 1200, 1225, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280, 1300, 1320, 1340, 1350, 1450 and 1455 oC for 2 or 4 hours. Their dielectric characterizations were tested after analyzing densification behaviour and phase formation. It was observed that the low density samples has higher dielectric loss.In the dielectric characterization stage, capacitance and dielectric loss values were analysed at the room temparature, between the room temparature and 150 oC, between -80 oC and 130 oC. Analyses were done by steps. Samples that provide intended properties (maximum dielectric loss %2.5 and the capacitance value with the changing temperature do not exceed 15% of the samples at room temperature) were passed the next analyse. Also hysteresis loops were measured.Nb doped BaTiO3 sample that sintered at 1250 oC for 2 hours was compared with EIA standards and as a result of this Z7R type (capacitance change %±15 in the temperature range from 10 oC to 125 oC and dielectric loss less than %2.5) second class dielectric capacitor was fabricated.