Пьезоэлектрический керамический материал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Советских

Сецкалкстнчески х

РЕСНУбНМК,и> 652144 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 110477(21) 2472495/29-33 с присоединением заявки 36 (23) Приоритет— (Щ N. Кл.

С 04 В 35/00

Государственный номитет

СССР по делам изобретений и откры тий (53) У ДК б б б ° б 5 5 (088. 8) Опубликовано 150 379. Бюллетень,%

Дата опубликования описания 150379

О.С.Дидковская,P.E.Càâåíêoíà, В.А Звоник, З.И.В(вец, В.C Люшенко, Н.И.Селикова и В.E.Климов (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕ КИЯ КЕРАМИЧЕСКИИ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к материалам, применяемым в пьезотехнике.

Известен пьезоэлектрический керамический материал UTCC-1 с низкими диэлектрическими потерями. Однако этот материал имеет низкие значения пьезомодуля (d < 100.10 к/н), что снижает эффективность работы пьезоэлементов (1).

Наиболее близким техническим решением к данному является керамический материал на основе цирконататитаната свинца с возможным частичным замещением свинца щелочноземельным элементом (Sr, Ea), содержащий добавки оксидов висмута, марганца и вольфрама и имеющий высокие значения пьеэомодуля (dpi) 120.10 к/н) Эъ и низкие диэлектрические потери в слабом электрическом поле (tg6 0,0030,004) (2).

Недостатком этого материала является значительное повышение диэлектрических потерь при увеличении напряженности переменноГо электрического поля (при Š— 2 кв/см tg6 w 0,020), что снижает эффективность изготовлен-, ных из материала пьезоэлементов в режиме повышенной мощности.

Целью изобретения является ríèæåние диэлектрических потерь в сильных электрических полях.

Поставленная цель достигается тем, что пьезокерамический материал, на основе цирконата-титаната свинца или цирконата-титаната свинца с замещением 0,5-10 ат.% свинца стронцием и/или барием — и с добавками оксидов вольфрама и марганца дополнительно содержит оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мол.Ъ:

Оксид вольфрама 0,98-1,0

Оксид марганца 0,48-1,0

Оксид цинка 0,98-2,0

Цирконат-титанат свинца или цирконаттитанат свинца с замещением 0,5-10 мол.Ъ свинца стронцием и/или барием Остальное при этом содержание цирконата свинца может составлять 53-54 мол.В.

В результате получается материал с достаточно высокими значениями пьезомодулей и механической добротности и пониженными диэлектрическими потерями в сильных электрических полях, что позволяет испольэовать материал для изготовления электромеханиче .ких.3 преобразователей различного назначейия,в том числе работающих в условиях. повышенной мощности.

Керамику изготавливают следующим образом.

65214

Шихту готовят в шаровой или вибро- 8 мельнице. Из полученной шихты изготавливают брикеты, которые подвергают в обжигу при 820-850 С в.течение 2-3 ч.

Эатем брикеты тщательно измелЬчают в порошок q, размером частиц менее 10

3 мкм, добавляют в качестве связки водный раствор поливинилового спирта и прессуют заготовки, например, в виде дисков при удельном давлении

1-1,5 т/см . Спрессованные заготовки помещают на подложки из двуокиси циркония (или окиси алюминия), накрывают такой же подложкой (образцы в таком виде можно поместить в никелевый пакет), затем помещают в печь и спекают.11

° 1 012

6 м к/н

tgti сла- t96 бом поле кв/см

Состав керамики, мол.Ъ

0,014 0,59 740

0,003

126

0 051 0 15 400

0,004

120

120

0,004

0,013 0,53 1000

Формула изобретения

1. Пьезоэлектрический керамический материал, на основе цирконататитаната свинца или цирконата-титаната свинца с замещением 0,5-10 ат.% свинца Стронцием и/илн барием и с добавками оксидов вольфрама и марганца, отличающийся тем, что, с целью снижения диэлектрических потерь в сильных электрических полях,он дополнительно содержит оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мол.Ъ:

° Оксид вольфрама

Оксид марганца

Оксид цинка

0,98-1,0

0,48-1,0

0,98-2,0

Составитель Н.Фельдман

Техред Э,Чужик Корректор О.Билак

Редактор Э.Шибаева

Заказ 972/23 Тираж 701 Подписное

ЦНИИПИ 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

96,55 (Pb 0,95 Sr Ор05) (Zr 0,53 Ti 0,47)+0,99 Wo8+

+ 0,49 МпОв+ 1;97 КпО 1170

96,08 (Pb 0,90 Ях 0,10) (Zr О, 54 Т1 О, 46) +О, 98 Иоз+

+ 0,98 МпО + 1,96 2пО 1380

97, 03 (Pb 0,90 Sr О, 05

Bq 0,05) (Zr 0,53 Ti 0,47)+

+ 0,99 WOý + 0,99 МпОг+ 1300

+ 0,99 ZnO

4 4 при 1140-1220 С в течение 2-3 ч. При температуре спекания выше 11800 С целесообразно применение засыпки, состоящей из 15-30% РвО и 70-85% ZrO . Скорость подъема температуры не более

200-300 С в час, охлаждение проводится вместе с печью. Спеченные изделия шлифуют до заданных размеров, затем на них наносят электроды методом вжигания серебряной пасты при

750 20 С в течение 15 -30 мин. Поляризация изделий осуществляется в поликсилоксановой жидкости ПЭС-5 при 140-160 C в поста янном электрическом поле с напряженностью 3

4 кв/мм.

Свойства полученного материала, измеренные на дисках диаметром

10 1 мм и толщиной 1 0,05 мм в том числе и диэлектрические потери 1у3 при поле Е = 2 кВ/см приведены в таблице.

Цирконат-титанат свинца или цирконат-титанат свинца с замещением 0,5-10 мол.Ъ свинца стронцием и/или барием Остальное .

2. Пьезокерамический материал по п.1, отличающийся тем, что он содержит в цирконате-титанате свинца 53-54 мол.Ъ цирконата свинца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смажевская F..Ã.,Ôåëüäìàí H.Â.

Пьезоэлектрическая керамика. Советское радио, .1971, с.46.

2. Авторское свидетельство СССР

М 470507, С 04 В 35/00, 1973.