Пьезоэлектрический керамическийматериал

 

Оп И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистически к

Рвснублих

* ч

/,:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 251079 (21) 2831066/29-33 (1) М. Кп. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 04 В 35/00

Государственный комитет

СССР по деяаи изобретений и открытий

Опубликовано 3005.81, Бюллетень ИВ 20 (53) УДК 666.655 (088.8) Дата опубликования описания 3005,81 (72) Авторы изобретения

И.В.Аболтиня, Г.Д.Янсон, Э.Ж. Фрейденфельд и,.Л. В. Корзунов а

t.

1 t

Рижский ордена Трудового Красного Знамени пжтитехнический институт (71) Заявитель (54 ) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

5, 00-5,01

0,007-0,008

111-129

0,001

610-620

11-12

0,23-0,25

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

Известны оптически прозрачные монокристаллы, выращенные иэ расплавов щелочно-щелочноземельных ниобатов со структурой калиево-вольфрамовой бронзы, обладающие пьезосвойствами, а также прозрачная сегнетокерамика на основе щелочно-щелочноземельных ниобатов со структурой калиево-вольфрамовой бронзы (11.

Пьезоэлектрическая керамика на основе твердых растворов щелочно-щелочноземельных ниобатов характеризуется низкими значениями диэлектрической проницаемости (100-200), высокой точкой Кюри (580-620oC), сохранением пьезоактивности до температуры

500-550о С, но невысокими.пьезосвойствами (пьезомодуль dgqсоставляет (9-12) 10 " Кл/Н, коэффициент электромеханической связи Kp(0,1-0, 2).

Основной недостаток таких материалов — высокие диэлектрические потери (0,001-0,002) и довольно высокая температура обжига (1000-1300 С).

Иаиболее близок к предлагаемому материал в системе Nag 0 (3-22 мас.Ъ)Ва0 (18-60 мас.Ъ) — Nb<0> (3271 мас.Ъ) P).

Пьеэокерамические материалы на основе твердых растворов этой системы синтезируют 4 ч при 1000-1050 С, затем измельчают до прохождения через сито 10000 отв./см, после чего прессуют заготовки размером 14х10 2 мм под давлением 1000 кг/см . Обожженные при 1280-1300 С в течение 1-2 ч, они имеют следующие физико-химические характеристики:

Плотность

10 кг/м

Водопоглощение,Ъ

Диэлектрическая проницаемость,Я

Тангенс угла диэлектрических потерь, tg d

Точка Кюри, С

Пьезомодуль, 0+, 10", Кл/Н

Коэффициент электромеханической связи, К р

833836

Ма те ри ал с охраня†ет пьезоактивность до, аС 510.-550

Разброс значений, Е (Т), "-o 1, 7-2

Указанные пьезокерамические материалы имеюг сравнительно высокие температуры первого и второго обжига и большие значения тангенса угла диэлектрических потерь.

Цель изобретения — снижение температур обжига и диэлектрических потерь при сохранении высокой точки

Кюри.

Поставленная цель достигается тем, что известный пьезоэлектрический керамический материал, включающий Nb20, ВаО, Na20, дополнительно содержит Ta205, L i20 и В i203npH следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:.

Температура синтеза, С

Температура спекания, С

Плотность, кг/м

Водопоглощение,В

Диэлектрическая проницаемость,E

Тангенс угла диэлектрических потерь, tg о"

850

4,8 » 10

0,004

180

0,0004

Nb2O 51,7-69,8

ВаО 22,3-31,1

Na<0 0,7-3 5

Та ОВ 2,8-10,9

Li 0 0,7-3,5

В iu.03 1,0-2,0

Соединения лития, натрия и бария вводят в шихту в виде безводных карбонатов. Шихту размалывают в мельнице с агатовой или корундовой футе- 30, ровкой и с такими же шарами в среде абсолютного спирта.

После высушивания при 200-250 С материал подвергают первому обжигу в порошкообразном состоянии при 35

850-900ОС в течение 4 ч, затем измельчают до прохождения через сито

10000 отв/см, после чего прессуют заготовки размером 14 10 2 мм под .давлением 1000 кг/см » Вторичный обжиг производят при 1090-1200 С в течение 1-2 ч.

Электроды наносят напылением алюминия в вакууме. Поляризацию образцов проводят в силиконовом масле при

150 С и напряженности поля 15- 45

40 кВ/см в течение 8 ч с охлаждением под полем в течение 2 ч. Измерения производят через 1 сут.

Пример 1. Пьезоэлектрический керамический материал состава, 50 мас.Ъс LI20 1 6; Na О 3,3; ВаО 24,7;

В!205 1,1; йЬ20. 58,5; Та<0< 10,8— получен по указанной ранее технологии и имеет следующие свойства:

Точка Кюри, С 620

Пьезомодуль, d9„° 1Ф2 Кл/Н

Коэффициент электромеханической сВЯзи Кр .0,2

Материал сохраняет пьезоактивность до

Разброс значений, К (Т), Ъ. 0,8

Пример 2. Пьезоэлектрический керамический материал состава, Mac.%: L I20 2,2 Na20 1 2," Ва0 25,1;

В 20 1,7; Nb20g 59,0; Ta20g 10,8 получен по упомянутой технологии и имеет такие свойства:

550

Температура синтеза., ОС 850

Температура спекания, С 1090

Плотность, кг/м 4,9 ° 10

Водопоглощение,% 0,002

Диэлектрическая проницаемость, б 150

Тангенс угла диэлектрических потерь, до 0,0008

Точка Кюри, С 610

Пьезомодуль, д+,. 10 Кл/Н

Коэффициент электромеханичесКоА связи» Кр 0,27

Материал сохраняет пьезоактивность .до, о С

Разброс значений, cI = Г (Т), Ъ

Пример 3. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мас5: 1 i 0 07; Na20 14; ВаО 301;

В I20 2,0; МЬ20 63, О; Та205 2,8 получен по упомянутой технологии и имеет следующие свойства:

530

Температура синтеза, С

Температура спекания, оС

Плотность, кг/м

Водопоглощение,Ъ

Диэлектрическая проницаемость, Я

Тангенс угла- диэлектрических потерь, tg g

Точка Кюри, С

Пьезомодуль, д 9 -1 ОЯ Кл/Н

Коэффициент электромеханичесROA CBR3H К р

Материал сохраня ет пьезоактивность до, ОС

Разброс значений, д 31=

5 0 "10

О, 003

0,0002

0,27

520 аззаз6

На 0

Та О. г О

Ва0, О, 7-3,5

2,8-10,9

0,7-3,5

1., 0-2, О, Формула изобретения

Составитель, Н; Фельдман

Техред Н. Граб Корректор М.Коста

Редактор Н.Бушаева

Заказ 3925/33 . Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ 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

Пьезоэлектрический керамический материал, включакщий Nb<0<, ВаО, Ма О, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры обжига и диэлектрических потерь при сохранении высокой точки Кюри, он дополнительно содержит Та О, 1 i<0 и Вi 0 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Nbg О g . 51,7-69,8

Ва0 22,3-31,1

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 2805165, кл; 252-629, опублик. 1957.

2..Авторское свидетельство СССР

Р 560409, кл. С 04 В 35/00, 1975.