Пьезоэлектрический керамический материал

 

Использование: в радиоэлектронике для изготовления чувствительных датчиков. Сущность изобретения: пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата титаната свинца содержит мас.%: оксид висмута 1,41 - 1,50; оксид никеля 0,17 - 0,18; оксид вольфрама 0,47 - 0.50; оксидлантана или оксид кальция 0,02 -0,25; цирконат-титанат свинца (с частичным замещением свинца на стронций и барий б количестве 0,5 - 20 мол.%) - остальное. Свойства материала: с1зз- 10 2 1100- 1700 Кл/Н, Јзз Vfib 4040 - 5325. Кр 0.63 - 0,69. 1 табл. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ . ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

0,02 — 0,25

1,41 — 1,50 (21) 4949932/33 (22) 26.06,91 (46) 23.01.93, бюл, № 3

71) Всесоюзный научно-исследовательский институт реактивов и химически чистых материалов для электронной техники "ВНИИреактивэлектрон" (72) В,В.Дорофеева, О.С.Дидковская, Г. Е,Савенкова, С,И. Гордецкая, Н.С. Морозова, Н,В,Самборская, А.E,Àëåêñåíêî и В.В.Климов (73) Всесоюзный научно-исследовательский институт реактивов и химически чистых материалов для электронной техники ВНИИРеактивэлектрон (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 567706, кл. С 04 В 35/49, 1975, Изобретение относится к материалам, применяемым в радиоэлектронике, в частности в телефонах в различных чувствительных датчиках и т,п.

В качестве прототипа выбран пьезокерамический материал на основе цирконататитаната свинца с частичным замещением свинца на стронций и барий и содержащий добавки оксидов висмута, никеля и вольфрама, В завистимости от содержания щелочно-земельных элементов и добавок могут быть получены следующие значения электрофизических характеристик: езз /к, = 1000 ——

2900; сЬ1 =(170 — 260) 10 Кл/Н; бзз =(600— t000) 1012 Кл/Н.

Однако для новых применений имеющиеся материалы не всегда удовлетворяют предъявляемым требованиям, в частности,, Я2„„1790569 А3 (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ (57) Использование: в радиоэлектронике для изготовления чувствительных датчиков.

Сущность изобретения; пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата титаната свинца содержит мыс.,ь: оксид висмута 1,41 — 1,50; оксид никеля

0,17 — 0,18; оксид вольфрама 0,47 — 0,50; оксид лантана или оксид кальция 0,02 — 0,25; цирконат-титанат свинца (с частичным замещением свинца на стронций и барий в количестве 0.5 — 20 мол.Я вЂ” остальное.

Свойства материала: бзз 10 = 1100 — 1700

Кл/Н, езз i = 4040 — 5325. Кр = 0.63 — 0.69

1 табл. для телефонии, чувствительных датчиков разного назначения и т. п. В этих случаях необходимо дальнейшее повышение пьезо- 0 модуля бзз при сохранении высоких значе- (") ний остальных характеристик.

Целью изобретения является повышение пьезомоделя бзз при сохранении высоких значений остальных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что пьезокерамический материал на основе цирконата-титаната свинца с замещением свинца (Д на стронций и барий в количестве 0,5 — 20 мол. $ и содержащего добавки оксидов висмута, никеля и вольфрама, вводится дополнительно оксид лантана или кальция при следующем соотношении компонентов мас, Оксид лантана или кальция

Оксид висмута

1790569

1;41 — 1,50

0,17 — 0,18

0,47 — 0,50

0,02 — 0,25

В!гОз

МЬОз

Ф/Оз

1 а20з или СаО

Указанный цирконат-титанат свинца

Остальное

Оксид никеля 0,17 — 0,18

Оксид вольфрама 0,47 — 0,50

Ци рко нат-тита н ат свинца Остальное

Пример 1. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мас.,4: 1.а20з

0,05; В!гОз 1,49; К12Оз 0,18; МОз 0,50 0,98 (P ho,o1o Sro,оэь Вао,ом) (Ъ оя Tlo, и)Оз97,78.

Для приготовления 1 кг материала указанндго сбстава готовят шихту, состоящую из оксидов и карбонатов исходных металлов в следующих количествах, r: BlzOa 13,19;

ИЬОз 1,56; В!Оз 4,37, а20з 0,47, РЬСОз

600,49; 5гСОз 38,91; ВаСОз 52,02; ZrO

191,45; ПО2 97,54..

Смесь исходных компонентов подвергают дальнейшему смещени ю и помолу в шаровой или вибромельнице. Полученную шихту подвергают обжигу при 1000 ++ 50 С в течение 3,0 0;5 ч, Прокаленный продукт измельчают в шаровой или вибромельнице в порошок с удельной поверхностью(0,40—

0,55) м /г, добавляют в качестве связки водный раствор поливинилового спирта vi прессуют заготовки, например, в виде дисков диаметром 10 +1 или 23 + 1 мм и толщиной

3,0 + 0,5 мм при давлении 1,0 — 1,5 т/см .

Спрессованные заготовки помещают на керамические подложки из оксида циркония (или алюминия), затем в никелевый или алундовый короб. Закрытый крышкой короб

Формула изобретения

Пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата титаната свин. ца с замещением свинца на стронций и барий в количестве 0 5-20 мол. с добавками

BlzOg, М ОзиМОз,отл ича ющийс ятем, что, с целью повышения пьезомодуля бзз при сохранении высоких значений других электрофизических параметров, он дополнительно содержит Еа Оз или СаО при слес заготовками помещают в печь. Образцы спекают при 1300 +50 С в течение 2 — 3 ч.

Скорость подъема температуры и охлажде.ния 100-200 С/ч. Спеченные образцы шлифуют до толщины 1,0 +. 0,1 мм, затем наносят на них электроды путем вжигания серебряной пасты при 700 — 800 С в течение

0.,3 — 0,5 ч. Поляризацию изделий проводят в полиэтилоилоксановой жидкости ПЭС-5 в

"0 постоянном электрическом поле напряженностью 3- 4 кВ/мм при 1000+. 10 С в течеwe 1 +0,2ч.

Аналогично получены пьезоэлектриче"5 ские керамические материалы, представленные примерами 2 — 23. Состав этих материалов приведен в таблице, В этой же таблице приведены электрофизические свойства полученных материалов, измерен20 ные rio стандартным методикам, при этом измерение дзз проводилось в статическом режиме.

Как видно из таблицы, введение в изве25 стный материл добавок оксидов лантана или кальция в заявленных пределах ведет к повышеникхпьезомодуля бзз (1100 — 1700) 10 Кл/Н, у прототипа (600 —.1000) 10 . Кл/Н.

30 дующем соотношении компонентов, мас,7:

1790569 .

OO

О

О

Оу

О &О О О О О

&Ч 1 !! ОЪ O С Ъ

Ч С } С"} СЧ «- С Ъ

О

СЧ О

СЧ

ОД

О

tNOCONO О ЛЛ&0ОООООО&СЪС!}&000 tt «««0CO ID } СЧСЧ«СЧ Cl СЧФОЪФ«СОО&СЪ

N С } С"Ъ С Ъ С Ъ СЧ С Ъ С Ъ С } С!Ъ С"} С"Ъ С Ъ С!Ъ N N СЧ С!Ъ N С Ъ N

CD

Ф

Ф

О

О

lA

С:!

t CD lA L0 С Ъ Ф

CD Ф CD CD CD CD

OOOOOO

СЪ

О

+ Ю

СЧ СЧ

О

О

O L0 O O O O

О Ф С"Ъ Л Л Ф

СО ОЪ СО О О О

W M M L0 IA Ct

ФО ООФФОь t О ОООООООООООООО ct IA LA ID tt cI Ct с3 &0 IA ID &0 LA (О LA ID LA lA lA LA lA LA LA

OO 0OOOOO О ОООООООООООООО

С Ъ CO СО CO СО СО ОЪ Л

««««««««

ОО ОООООО

Оо

СЧ

СО

Х

СЧ С Ъ!} &0ФЛ ФОЛО &0 «О ! ! ! 0 ОООООО -«СЧСЧ ! ОСЪ

О OOÎOOOOOÎO ОО о

О о

Оа

С0

«- О

0 С Ъ

О О

&0OL0OLA L0

О«- NСЧО

OOOOOO

СЧ

О

ОЪ«COС ЪФ ct ФО

СОСО ЛЛФФ&0Ф

Л Л- Л- Л Л- 1Л Л ЛОЪ ОЪ D) ОЪ ОЪ Ф ОЪ ОЪ

О

I=:т

С& С&

СЧ С Ъ Е &О Ф Л СО Ф 0 N 6) e Ln CD I aO Ct} O N r}

° «««««««« ° NNNN

О

1:.1

I» о

О

8 о

C!}

О о

С}. (Л

С о ф о .о

CL о ч,„ о 3( ф О !!Ъ о

О OOOOOOOOOOOIDOO

Л ООСО«ООСЧ ctlDOOФOФ

ОЪ ОъCOОЪIDWОЪID« -NIA«СЧID

CD ФФФФФФФФФФФФФ&0

О ОООООООООООООО

О O&DOOOOCDOIACOOOOO ! Л О СЧ О &О СО СО IA СЧ СО ОЪ ID С!Ъ СЧ

О О Л Л Л СО W СЧ СЧ С } СЧ Л ОЪ ОЪ Ф :} &О Ф 3 Ф с1 &О &О &О &О Ф с3

CO CO СО СО СО СО ÑO С!Ъ CO CO СО CO 00 CO CO

О ОООООООООООООО

О ООООООООООЙФОО

ID If) ID ID lA &О ID L0 LA LA l0 Ct ct LA ID

О Ф СО Л Ф &С} С!} СЧ Л СЧ Л СЧ С!Ъ «СЧ

СО ЛЛ-t ЛWЛWФCD&СЪOОIDCOIA

Л t Л Л Л- Л Л- Л Л Л- Л Л Л 1 Л

ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ ОЪ Cb ОЪ о !"ъ о <"ъ

° о фо

QJ CL) ! I Яовок! I 1 I! 11 I I I 1

t и о L ъ ° В $ t В t t t t t В t t В !

-7 фО I I I I I I I I I I I 1

0) ВЯ !!Ъ}оооо

P» ° !» ф ф),} о о .СЪ .О

0 О.

1790569

Составитель В.Дорофеева

Техред М.Моргентал Корректор М,Ткщ

Редактор Т.Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 365 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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