Пьезоэлектрический керамический материал

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий PfaO. TiOj, LajOj и GeOj, отличающийс я тем, что, с целью повыщения механической добротности и снижения температуры спекания, он содержит вышеперечисленные оксиды в виде La д,, TiQjj и Pbj Gej О при следующем соотношении, мас.%: 95-99 TiO ,95 - 0,ОЭЭ 1-5 PbgGejOi.,

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(зц С 04 В 35 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3661537/29 — 33 (22) 14.1! .83 (46),15.03.85. Бюл. N 10 (72) Т. К.Кутуэова, P. 3. Клейке, П. В. Михейчик, Э; Ж. Фрейденфельд и Н. Г. Стембер (71) Рижский ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. А. Я. Пельше (53) 666.655 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Н 833834, кл. С 04 В.. 35/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР У 983115, кл. С 04 В 35/00, 1980.

„„SU„„ 145004. (54) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий Pb0, TiO, 1а Оз и GeO, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения механической добротности и снижения температуры спекання, он содержит вышеперечпсленные ,Оксиды в виде РЬ0,95 1-а ораз Т!Оъ н Pb>Ge О„„при следующем соотношении, мас.%:

Pb o,gr 1 а оозз TiO>

95-99

Pb без О

1 — 5

1145004

7,20 — 7,48

0,011 — 0,015

430 — 460

1800-2200

11

1160

Изобретение относится к пьезотехнике и может найти применение в качестве пьезотрансформаторов, пьезоэлектрических фильтров, пьезодатчиков, имеющих высокие пьезосвойства и механическую добротность.

Известен пьезоэлектрический керамическийй материал (11 на основе ,Вах Pb,„+Sr (Ti >Zr,„) -0>, где х — 0,15 — 0,30 мол.%; у — 0,35-0,53 мол.%; и —. 001 — 0,1 мол.%. с добавкой 0,5 — 1,0 мас% нитевидных кристаллов Π— А1 0з

Недостатком укаэанного ньезоактивного керамического материала является температу,ра Кюри ниже 4504С.

Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрический керамический материал (2) на основе титаната свинца„сод ркащий, мас.%:

Tio2 24,58 — 25,49 -аа05 0,09 — 3,86

МПО2 0,29 — 0,30

Nd2О3 или 8 и 203 1,84 — 3,61

Sip 0,15 — 0,40

GeO 0 05 — 0,14

PbO Остальное

Недостатками известного пьезокерамическо- го материала являются невысокая механическая добротность и сравнительно высокая температура спекания. Целью изобретения является повышение механической добротности и снижение темпера-35 туры спекания.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий РЬО, Т10а,La>0> и Gep>, содержит вышеперечисленнью оксиды в виде 40

1 Ь o,зз 1-а цаээ ТЮа и РЬг Оеэ01, при следующем соотношении, мас.%: о за 1.а 4 „, Т10э 95 — 99

1 — 5

Для изготовления пьезокерамики исполь- 15 зуют оксиды марки ч.д.а. Синтез титаната свинца-лантана осуществляют в течение 3 ч при 850 С. Брикеты после синтеза измельчают в яшмовом барабане в среде изопролилового спирта s течение 24 ч, куда и добавляют 50 предварительно сжиезнроваиный и измельченный германат свинца РЬ е Geэ0„1 . Синтез германата свинца осуществляют при - 6504C течение 4 ч. После совместного помола и гомогенизацнн смесь РЬ t La»» Т О 55 и Pb бе 0 высупптвают и прессуют в диски диаметром 10 мм. В качестве связки используют 5%-ный раствор поливинилового

3 спирта. Спекают образцы при 1100 — 1130 С в течение 1 ч.

После шлифовки па образцы вакуумным напылением наносят алюминиевые электроды.

Поляризацию осуществляют в полисилоксановом масле при 180-200 С в течение 4 ч под постоянным полем напряженности 30—

45 кВ/см. Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства:

Температура спекання, Т,ос l 100-1130

Плотность,у 10 Э, /ма

Диэлектрическая проницаемость, Г 200-320

Диэлектрические потери, то У

Температура Кюри, Тк, С

Пьеэомодуль, d . 1о Кл/Н 60-70

Коэффициент электромеханической связи, КР, % 13-15

Механическая добротность, 0М

Пример 1. 995 мас.%

РЬоза -ао,4ЗЗТ 03 н 0,5 мас.% РАЗe>p <

Полученная пьезокерамнка имеет следук щне свойства:

Т, С 1160

4. Ю, КГ/М 7,15

Е 200

tg а 0,014 С 420

d 10 -1т Кл/Н 45

Кр,% м

Пример 2. 99,0 мас.%

1 Ь095 La0e33Tip q и 1,0 мас.% Pb@Gegptq

Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства:

ОС 1120, 10-з /мз 7,40

6 220

tg g 0012

Т С 460

d . 10-12- Кл/H 70

К.,% 13

Q„ 2000

Пример 3. 985 мас.%

4,» 1а ОбзЗ Т;Оз H 1,5 Mac.% РЬ 6еэ(11

Т, С 1110 .10-Э кг/мз 7,45

8 300

tg gl 0,014

Т, С 440

1эз" )0 " Kq/H 63

1145004

1900 IO

Составитель P. Малькова

Техред M. Кузьма

РедактоР Т. Веселова

КоРРектоР О. Луговая

Тираж 605

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1090/19

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Кг, %

©м

Пример 4.970мас%

РЬ o,рр 1.вдвззТ10 3: н 3,0 мас.% РЬгбез О .

Полученная пьезокерамика имеет следуюЙие свойства:

Т, С 1110 у 10 з кг/м 7,48

Е 320

tg d" 0,015

Т„, С 430

10-12 Кл/Н 60

Q 1800

Пример 5, 950 мас%

РЬ орр La рер ТiО и 5,0мас.%Pb GeO„.

Йолученйая пьеэокерамика имеет следующие свойства: тбс 1130

10-з „/ з 7,20

Е 200

tg р". 0,014

%,ж 450

d .. 10 Кл/Н 65

11

1 к 2200

Пример 6. 93,0 мас.%

Pboрт1 а o,р„TiOs и 7,0 мас.% Pb Geepq1., Полученная пьезокерамика имеет следукн1тие свойства:

Т, С 1100 у ° 10 3 Kf/Mз 7,42

Е 380

tg д 0,030

Т„, С 400 д - 10 т. Кл/Н 20

Кр, %

5 а„ 200

В примерах 1 и 6 приведены составы и их свойства за пределами предлагаемых концентраций. Свойства заметно ухудшаются.

Предлагаемый пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната свинца-лантана обладает низкой температурой спекания (до 1100 С), высокой температурой Кюри (до 460 С) и Q до 2200. Использование предлагаемого материала значительно повышает надежность работы радиоэлектронной аппаратуры с применением пьезоэлектрических фильтров и пьезодатчиков.