Пьезоэлектрический керамическийматериал

 

О П И С А Н И Е пц,BIOi644

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.03.79 (21) 2731014/29-33 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М. К .

С 04В 35/00

Государственный комитет (53) УДК 666.655 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

И. В. Григелене, Г. Д. Янсон и Э. Ж. Фрейденфельд. (71) Заявитель

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ КЕРАМИЧЕСКИИ

МАТЕРИАЛ

111 †1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при изготовлении преобразователей, действующих при высокой температуре.

Известна пьезоэлектрическая керамика 5 на основе щелочно-щелочноземельных ниобатов, отличающаяся термостабильностью пьезоэлектрических свойств и высокой точкой Кюри (11.

Керамика на основе твердых растворов )o щелочно-щелочноземельных ниобатов характеризуется низкими значениями диэлектрической проницаемости (100 — 200) и тангенса угла диэлектрических потерь (0,001 — 0,002), высокой точкой Кюри у (580 — 620 С), сохранением пьезоактивности до температуры 500 — 550"С, но невысокими пьезосвойствами (пьезомодуль d3> ——

= (9 — 12) ° 10 —" Кл/Н, коэффициент электромеханической связи Кр 0,1 — 0,2).

Техническим решением, наиболее близким к данному, является пьезоэлектрический керамический материал, содержащий:

ИазО (3 — 22 масс. %), ВаО (18 — 60) и

МЬзОо (32 — 71). 25

Материалы на основе твердых растворов этой области системы синтезируют 4 час. при 1000 — 1050 С, затем измельчают до прохождения через сито 10000 отв/см, после чего прессуют заготовки размером 14)(o

Х10К2 мм по давлением 1000 кг/смз. Обожженные при 1280 — 1300 С в течение

1 — 2 час имеют следующие физико-химические характеристики:

Плотность 10, кг/м 5,00 — 5,01

Водопоглощение, % 0,007 — 0,008

Диэлектрическая проницаемость, в

Тангенс угла диэлектрических потерь, tg 6 0,001

Точка Кюри, С 610 †6

Пьезомодуль, dpi. 10-, Кл/Н 11 — 12

Коэффициент электромеханической связи, Кр 0,23 — 0,25

Материал сохраняет пьезоактивность до, С 510 †5

Указанные керамические материалы имеют сравнительно невысокие пьезоэлектрические свойства и большой разброс значений пьезомодуля в зависимости от температуры.

Цель изобретения — повышение пьезоэлектрического эффекта при сохранении высокой точки Кюри

Указанная цель достигается тем, что известный пьезоэлектрический керамический материал, содержащий Na20, ВаО и

Nb>Oq, содержит дополнительно В1еОз при

810644

3 соотношении

0,002

610

5,0. 10з

0,003

0,002

610

40

6,00

24,00

5,64

64,36 технологии

5,1 ° 10

Подписное

Изд. № 208 Тираж 694

Заказ 1025j7

HIlO «Поиск»

Типография, пр. Сапунова, 2 следующем компонентов, вес. %:

ЫагО 6 вЂ

ВаО 24 — 26

ЯЬгОз 63 — 67 5

В1гОз 1 — 6

В качестве исходных сырьевых материалов используют безводные карбонаты натрия и бария и оксиды ниобия и висмута.

Шихту размалывают в мельнице с агато- 10 вой или корундовой футеровкой и с такими же шарами в среде абсолютного спирта.

После высушивания при 200 — 250"С материал подвергают первому обжигу в порошкообразном состоянии при 950 — 1000 С в 15 течение 4 час, затем измельчают до прохождения через сито 10000 отв./см, после чего прессуют заготовки размером

14X10+2 мм под давлением 1000 кг/см .

Вторичный обжиг производят при 1170 — 20

1210 С в течение 1 — 2 час.

Электроды наносят напылением алюминия в вакууме. Поляризацию образцов проводят в силиконовом масле при 150 С и напряженности поля 15 — 40 кв/см в течение 25

8 час с охлаждением под полем в течение

2 час. Измерения производят через сутки.

Пример l. 11ьезоэлектрический керамический материал следующего состава, вес %: 30

NazO 6,55

ВаО 25,49

В1гОз 1,00

NbzOg 66,96 получен по указанной технологии и имеет 35 следующие свойства:

Температура синтеза, С 1000

Температура спекания, С 1210

Плотность, кг/мз 4,8. 10з

Водопоглощенне, g 0,004

Диэлектрическая проницаемость, в 150

Тангенс угла диэлектрических потерь, tg6 0,001

Точка Кюри, С 620 45

Г1ьезомодуль, d» 10" Кл/Н 22

Коэффициент электромеханической связи, Кр 0,2

Материал сохраняет пьезоактивность до, С 550 50

Пример 2. Пьезоэлектрический керамическйй материал следующего состава, масс. %:

NazO

Ва0 55

В1г - з

NbzOg получен по вышеуказанной и иМеет следующие свойства:

ТеМпература синтеза, С 00

Температура спекания, С

Плотность, кг/м

Водопоглощение, 0,002

Диэлектрическая проницаемость, е 180

Тангенс угла диэлектрических потерь, tg 6

Точка Кюри, "С

l lьезомодуль, d3r 10, Кл/Н

Коэффициент электромеханической связи, Кр 0,27

Материал сохраняет пьезоактивность до, "С 530

11 ð и мер 3. Пьезоэлектрический керамический материал следующего состава, масс. %:

NazO 6,46

ВаО 25,81

В гОз 3,87

Nb2O5 63,86 получен по вышеуказанной технологии и имеет следующие свойства: 1 åìïåðàòóðà синтеза, "С

Температура спекания, "С

Плотность, кг/мз

Водо поглощение, о

Диэлектрическая проницаемость, в 190

Тангенс угла диэлектрических потерь, tg б

Точка Кюри, "C;

11ьезомодуль, d3r ° 10", Кл/Н

Коэффициент электромеханической связи, Кр 0,27

Материал сохраняет пьезоактивность до, С 520

Рассматриваемая область твердых растворов в системе NazΠ— ВаΠ— Bizo3— — iU bzOg — позволяет получить плотную керамику с низким водопоглощением, малыми значениями диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, высокой точкой Кюри, при оолее высоких пьезосвойствах.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический керамический материал, содержащий NazO, ВаО и NbzO>, отличающийся тем, что, с целью повышения пьезоэлектрического эффекта при сохранении высокой точки Кюри, он дополнительно содержит В1гОз при следующем соотношении компонентов, вес, NazO 6 — 7

ВаО 24 — 26

NbzОз 63 — 67

В1гОз 1 — б, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 497266, кл. С 04В 35/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 560409 кл С 04В 35/00 1976