Пьезоэлектрический керамический материал
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий , Ti02 и , отличающийся тем, что, с целью понижения температуры спекания и повышения электрического пьезомодуля, он содержит ука занные компоненты в следующем соотношении , масД: ,03-75,0 - Ti0222,87-23,18 ,60-2,10
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51) С 04 В 35/46
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ -
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЙ (21) 3410727/29-33 (22) 23.03.82 (46) 23.06.83. Бюл. N 23 (72) B.Г.Осипян, Э.Ж.Фрейденфельд, Л.Я.Тымма и 3.П.Новикова (7t) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 666.655(088.8) (56) 1. Патент Японии М 49.29306, кл. 62с23, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР и 831769, кл. C 04 B 35/00, 1979 (прототип) . (54) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий 8120, Т102ийа20,отличающийся тем, что, с целью понижения температуры спекания и повышения электрического пьезомодуля, он содержит указанные компоненты в следующем соот. ношении, мас.3:
8120 75,03-75,40
Т! 02 22, 87-23, 18 йа 20 1,60-2,10
25
150-160
4,2-5,0
l 5-20
40 ри"
150
55
1 10244
Изобретение относится к высокотемпературным материалам для пьеэотехники, в частности, оно может быть использовано для создания электромеханических преобразователей, работающих в широком диапазоне температур, Известны высокотемпературные пьезоэлектрические материалы на основе ooзИ
Недостатком керамики на оснсве ти" !0 таната свинца является низкая температура сегнетоэлектрического фазового перехода, вследствие чего пьезоактивность керамики сохраняется лишь до 350-420 С ° !5
Наиболее близким к изобретению является пьезокерамика на основе слоистого титаната натрия-висмута
Na p,g В 4., Т14 01 с добавкой от 0,5 до 1 мас.3 стекла сложного составами, 20
Недостатком известного материала является высокая температура спекания, небольшой интервал спекания и необходимость предварительного синтеза стекла сложного состава, что усложняет технологический процесс.
Целью изобретения является понижение температуры спекания и повышения пьезоэлектрического модуля.
Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий В! 0, Т10 и
NapO, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.3:
ВizOy . 75,03-75,40
Ti0z 22,87-23,18
NagO 1,60-2,10
Состав керамики может быть выражен как Каор Bi 4 g Т14 01 +(0,51,0) мас.3 Naz0 +0,25 Mac. TiOz.
Избыточное количество На20 и TiOz n водит к образованию дополнительной концентрации вакансионных дефектов в обеих подрешетках: анионной .и катионной, что приводит к снижению температуры спекания и расширению интервала спекания, Достигнуто по,нижение температуры спекания на
150 С,. а интервал достигает 60 С. 0
Отсутствие стеклофаэы в составе, пьезокерамики приводит также к увеличению пьезоэлектрического модуля dye u стабильности пьезоэлектрических свойств.
Для изготовления пьезокерамики ис пользуется сырье в виде оксидов
В120у, T10g и NaZCO> марок ч. !.а.
Перемешивание и иэмельчение компонентов проводится в яшмовом барабане в среде изопропилового спирта в течение 12 ч. Шликер высушивают при
120 С. Иэ шихты при удельном давле0 нии 800 кг/см прессуются брикеты для синтеза. Синтез проводят в му.фельной печи при 8000С и двухчасоI вой выдержке. Брикеты дробят в фарфоровой ступке и измельчают в яшковом барабане в среде изопропилового спирта и после сушки шликера прессуют образцы в виде таблеток диаметром 10 и толщиной 1,5 мм. В качестве связки используют З -ый водный раствор поливинилового спирта. Образцы спекают при 920-960 С в течение 2 ч. После шлифовки на образцы наносятся алюминиевые электроды напылением в вакууме. Поляризация образцов осуществляется при 150 С в полисилоксановой жидкости в поле
20 (при l50 С) - 80 (при 20 С)кВ/см.
Полученная пьеэокерамика имеет следу-. ющие свойства:
Плотность р г/см 9 6,90-7,05
Диэлектрическая проницаемость
Диэлектрические потери, tg 8 0,019-0,015
Температура
Кюри Т,С 655
Пьезомодули:
d3 .10<2,Кл/н
33 10 Кл/Н
12
Температура спекания Т я, С 920-960
Необратимые изменения пьезомодуля в интервале
20-500 С, 10
П р и и е р 1. Состав керамики, мас.3: Biq05 75,03; TiOz 22,87;
NaZO 2,10. Материал готовился по описанной выше технологии, Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства:
Плотность p,ã/ñì 7,05
Диэлектрическая проницаемость Е
Диэлектрические потери Сд 8 0,015
Пьеэомодули:
10< Кл/Н 4,2 д 1 042 Кл/ 15
Температура спекания Т д, С 920
Пример 2. Состав керамики, мас.Ф:В! 0 75,40; TiOz 22ь99;
1024442
160
5,0
150
4,8
Составитель Н.фельдман
Редактор О.Юрковецкая Техред С.Мигунова Корректор Г. Решетник
Заказ 4326/22 Тираж 622 Подписное
8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
МадО 1,61. Материал готовился по. описанной выше технологии. Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства:
Плотность, г/см 6,96
Диэлектрическая проницаемость E
Диэлектрические по" тери tg5 0,010
Пьезомодули:
dg» 10» Кл/Н
d ц. 10» Кл/Н
Температура спекания Т„,,ОС 940
Пример 3. Состав керамики, мас.б: Bi 0 75,22; T10g 23,18;
Ма О 1,60. Материал готовился по описанной выше технологии. Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства:
Плотность P,,r/ñè 6,90
Диэлектрическая проницаемость Я
Диэлектрические потери д о . 0 015
Пьезомодули:
d3»
d 3 - 10 Кл/Н
Температура спекания T ä, С 950
Таким образом, полученная керамика характеризуется более низкой температурой спекания при одновременном исключении дополнительной операции варки стекла и повышении ос новных свойств: плотность а =6 90 1 — t
7,05 г/см, диэлектрическая проницаемость f =150-160, диэлектрические потери tg3 =0,010-0,015, температура Кюри Tк -655 С, пьезомодули „
dye = 4,2-5)0) ° 10 » и dg)(15-20) х х 10 Кл/Н, необратимые изменения о пьезомодуля d в интервале 20-500 С менее 103. Понижение температуры спекания на 150 С снижает энергоо затраты, что повышает экономичность пьезокерамики, расширение интервала спекания делает материал более тех" нологичным. Благодаря отсутствию стеклофазы в предлагаемом составе повышается пьезомодуль d y и стабиль ность его. Предлагаемая керамика может быть применена в электронной тех - нике в качестве высокочастотных термостабильных преобразователей, датчиков, в том числе и вибропреобразователях.
Зкономический эффект от использования изобретения составит
320 тыс.руб./год.
