Пьезоэлектрический керамическийматериал

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ («)833835 (с)1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 0810.79 . (21) 2825999/29-.33 с присоединением заявим йо - ° (23) Приоритет (51)м. кл з

С 04 В 35/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

1 (53) УДК 666.655 (088.8) Опубликовано 300581. Бюллетень ЙВ 20

Дата опубликования описания 300531 (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Пьезокерамический материал на основе твердых растворов этой области системы синтезирует при 800-850 С.

Второй обжиг проводят. при 850-1070 С.

Спекание осуществляют методом горячего прессования при давлении

200 кг/см 40 мин. Материалы имеют

30 следующие физические характеристики:

Изобретение относится.к радиотехнике и может использоваться при изготовлении пьезоэлементов для высокочувствительных широкополосных приемников звукового диапазона, для ультразвуковых резонансных излучателей.

Известны сегнетоэлектрические керамические материалы на основе твердых растворов щелочных ниобатов и танталатов со структурой перовскита. Сегнето- и пьезокерамика на основе щелочных ниобатов и танталатов со структурой перовскита характеризуется как низкими (82-147),.так и высокими значениями (2000-3000) диэлектрической проницаемости в зависимости от состава, что определяет их применение или при высоких или при низких частотах соответственно, а также низкими (125-690) и высокими значениями механической добротности (1000-2000) в зависимости от состава, что также определяет разную область применения этих материалов.

Керамика на основе щелочных ниобатов танталатов, как правило, характеризуется высокими диэлектрическими потерями (tgd от 0,007 до 0,045).

Пьезосвойства у пьезокерамики на основе твердых растворов щелочных ниобатов и танталатов сравнительно невысокие и сильно меняются в зависимости от состава свойства (пь зомодуль.д у меняется от 8,56 10 Кл/Н до 17,00.10 Кл/Н, коэффициент электромеханической связи — от 0,.07 до 0,56) (1) н (2).

Основным недостатком выше рассмотренных материалов является высо кая температура спекания керамики (1000-1380оС), что вызывает улетучи.вание щелочных металлов, обуславливающее плохую воспроизводимость элект15 рофизических характеристик;

Наиболее близок н предлагаемому— керамический пьезоэлектрический ма.териал на основе ниобата лития-нат20 рия с наиболее низкой температурой спекания (3).

833835 же шарами в среде абсолютного спирта.

После высушивания при 200-250 С материал подвергают первому обжигу в порошкообразном состоянии при

750-8000C 4 ч, затем измельчают до прохождения через сито 10000 отв./см, после чего прессуют заготовки размером 14л10 2 мм под давлением

1000 кг/см . Вторичный обжиг произ2 водят при 800-850 С в течение 1 ч.

Электроды наносят напылением алюминия в вакууме. Поляризацию образцов проводят в силиконовом масле при 150 С и напряженностью поля 1540 кВ/см 8 ч с охлаждением под полем

2 ч. Измерения производят через 1 сут.

По предлагаемой технологии гото вят три состава керамического материала.

Составы пьезоэлектрического керамического материала и их свойства представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Компоненты, мас.Ъ

Состав

Nb О 66,1-71,3

Li 0 0,1.-0,7

«о 23,4-25,2

Та20 3,3-9,9

Оксиды лития и калия вводят в ших- 30 ту в виде безводных карбонатов. Шихту размалывают в мельнице с агатовой или корундовой футеровкой и с такими

L i 0 К20 Nb>p Та20

69,1 6,0

67,1, 8,5

0,4 24,5

0,6 23,8

Таблица 2

Состав

Свойства

Температура синтеза, С

Темпе- Плотность, ратура кг/м спекания,о С

Водопоглощение, Ъ

ОтносительТочка

Кюри

Т„, OC

Механическая добротность

Пьезомодуль, зз

Кл/Н

l ная диэлектрическая проницаемость, 3 l o

100 0,003 450 32 О,?2 200

130 0,004 430 31 0,21 140

820 4,4 ° 10 0,08

2 780

0,005 440 26 0,20 62.185 Формула изобретения

Пьезоэлектрический керамический материал, включающий Nb<0< и Li О, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры обжига и повышения коэффициента электромеханической связи, он дополнительно

60 содержит К О и Та 0 при следующем соотношении компойейтов, мас.Ъ:

ИЬ О 66,1-71,3

1. 0 0,1-0,7

К20 23,4-25,2

65 Та О 3,3-9,9

Точка Кюри Т, С 380-360

Относительная .диэлектрическая проницаемость, 3> I o 100 — 190

Коэффициент электромеханической связи КР 0,113-0,182

Механическая добротность, 0 270-510

Укаэанная пьезокерамика имеет сравнительно высокую температуру спекания, которую не удалось снизить даже с применением давления, малые значения коэффициента электромеханической связи, отсутствуют данные о величинах пьезомодулей.

Цель изобретения — снижение температуры обжига и увеличение коэффи-,. циента электромеханической связи.

Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий Nb<0 v Li<0, дополнительно содеРжит К20 и Та20 при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

1 800 850 4 4,10 3 О 04

3 750 800 4,4 10 0,08

Рассматриваемая область твердых растворов в системе L О - К О

Nb>0+ - Та О позволяет получить плотную керамику с низким водопоглощением, малыми значениями диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и механической добротности, высокой точкой Кюри сравнительно высокими пьезосвойствами при более низких температурах обжига.

Тангенс угла диэлек трических потерь

0,2 25,1 71,0 3,7

Коэффициент электромеханической связи

Кр

833835

Составитель Н. Фельдман

Редактор Л. Пчелинская Техред А. Бабинец Корректор М. Коста

Заказ 3925/33 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 2976246, кл. 252-629, опублик. 1961.

2. Авторское

Ф 587129, кл. С

3. Авторское

М 591435, кл. С свидетельство СССР

04 В 35/00, 1973. свидетельство СССР

04 В 35/00, 1976.,