Способ изготовления многослойных пьезокерамических элементов
Изобретение относится к пьезотехнике. Целью изобретения является упрощение и удешевление способа. Способ изготовления пьезокерамических элементов включает сборку из чередующихся слоев сырого листа на основе пъезоактивного и электродного (проводящего) материала и последующий обжиг. В качестве пъезоактивного материала используется цирконат-титанат свинца, а в качестве электродного - оксид кадмия. Способ позволяет упростить и удешевить процесс производства за счет отказа от использования благородных металлов в качестве электродного материала, а также за счет снижения температуры обжига с 1100 - 1200 до 930 - 1010°С. 1 табл.
Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано при изготовлении многослойных пьезокерамических элементов для электронной техники. Целью изобретения является удешевление и упрощение технологии. Синтезированный порошок пьезоматериала ЦТС (ПКР-7М) смешивали с полимерным связующим (полимером винил-н-бутилового эфира) в количестве 3 вес.%, причем указанный полимер использовали в виде 5%-ого раствора в органическом растворителе (например, толуоле). Полученную массу прокатывали между валками для получения сырого листа требуемой толщины (80-250 мкм). Из сырого листа выштамповывали пластины необходимых размера и формы. Аналогично из порошка оксида кадмия (марка чда, содержание CdO 99%) с тем же связующим и в том же соотношении получали сырой лист для приготовления электропроводящих слоев и выштамповывали электродные пластины нужных размера и формы. Затем из полученных пластин, чередуя их, собирали заготовку многослойного пьезокерамического элемента. Четные по порядку укладки электродные пластины смещают к одному краю заготовки, а нечетные - к противоположному. Собранную заготовку спрессовывали при давлении 2,5-3,5 МПа, приложенном в направлении, перпендикулярном плоскости пластин. Полученную таким способом заготовку подвергали обжигу на подложках из керамики ЦТС. При обжиге полимерное связующее выгорало, а керамические слои спекались, сохраняя заданную первоначальную форму. Далее на противоположные боковые поверхности пьезоэлемента наносили внешние токопроводящие шины, соединяющие между собой соответственно четные или нечетные электродные слои. Способ нанесения шин может быть любым (например, вжиганием электропроводящих слоев при относительно низкой температуре, напылением и т.п.). Затем многослойный пьезокерамический элемент поляризовали в режиме, обычно используемом для данного пьезоматериала: на воздухе при напряженности поля 20-30 кВ/см и температуре 120оС в течение 0,5 ч с последующим охлаждением до комнатной температуры под действием поля. В соответствии с предлагаемым способом были изготовлены образцы многослойных пьезокерамических элементов, содержащие по семь слоев пьезокерамики системы ЦТС (состав ПКР-7М) и по восемь проводящих слоев (электродов). Для сравнения предлагаемого способа с прототипом была изготовлена контрольная группа (10 образцов) с электродами из пластины. Использовали температуру обжига 1150оС. Остальные образцы (семь групп по 5 шт., всего 35 шт.) изготавливали по предлагаемому способу с электродами из оксида кадмия, причем разные группы подвергали обжигу при отличающихся температурах в диапазоне 920-1020оС. Время выдержки при максимальной температуре обжига 0,5-1,5 ч. Изменение длительности обжига в этих пределах не оказывало заметного влияния на свойства пьезоэлементов. У изготовленных образцов измеряли пьезомодуль (квазистатическим методом), диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь (мостовым методом на частоте 1 кГц). Результаты измерений, пересчитанные на один слой, усреднены по группам и сведены в таблицу. Оптимальными свойствами обладают образцы групп 3-7. Эти образцы по своим параметрам (пьезомодуль, диэлектрическая проницаемость) не уступают образцам, изготовленным по известному способу (группа 1), с использованием вожженной платины в качестве материала электродов. У образцов группы 2 наблюдаются понижение значения диэлектрической проницаемости и пьезомодуля, что указывает на ухудшение спекания керамики ЦТС при температуре ниже 930оС. У образцов группы 8 наблюдается резкое возрастание тангенса угла диэлектрических потерь, что связано с сублимацией CdO и повреждениями внутренних электродов (истончение, растрескивание) при температурах выше 1010оС. Таким образом, температуры обжига, использованные для получения групп 2,8, являются запредельными. Образцы, полученные по предлагаемому способу при температурах обжига в диапазоне 930-1010оС и времени обжига 0,5-1,5 ч, сохраняют также высокие параметры, как и при использовании платиновых электродов, однако при этом не требуется расходовать драгоценный металл и снижаются энергозатраты вследствие снижения температуры обжига.
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ системы цирконата-титаната свинца, включающий сборку из чередующихся слоев пьезокерамического и электропроводного материала и обжиг, отличающийся тем, что, с целью удешевления и упрощения технологии, электропроводные слои выполняют из оксида кадмия, а обжиг проводят при температурах 930-1010oС в течение 0,5-1,5 ч.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 32-2000
Извещение опубликовано: 20.11.2000
