Шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВИИ СКФМУ ИТЕЛЬСТВУ (»>854914 (61) Дополнительное к авт. свид-ву
Щ)Заявлено 050877 (Р () 2519357/29-33 с присоединением заявки Йо— (51)М. Нл.
С 04 В 35/00
Государственный комитет
СССР но Аелам нзобретеннй н открытий (23) Приоритетс
Опубликовано 15.0881. Бюллетень Н9 30 (53) УДК 666. 655 (088.8) Дата опубликования описания 150я81 (54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
KEPAMHQECKCP O МАТЕРИАЛА
Изобретение относится к технической физике, в частности к технологии производства сегнетопьезокерамических материалов, и может быть > "пользовано для создания новых высокоэффективных пьезоэлементов, применяемах в высокочастотных функциональных устройствах, например акселерометрах и моночастотных резонаторах.
Пьезоэлементы подобного рода должны обладать высокими скоростями звука (Ч ), достаточно высокими значениями отношения толщинного коэффициента электромеханической связи к плоскостному (K„ /Кр Ъ2), причем желатель- 35 на при этом и их технологичностьнизкие температуры спекания, обеспечивающая мелкозернистость материала и его при этом высокую механическую прочность. 20
По сочетанию параметров наиболее перспективными для использования в указанных областях являются материалы на основе твердого раствора ниобата натрия-лития (1).
Эти материалы, полученные по обычной керамической технологии (спеканием) имеют высокие зйачения температуры спекаиия (Тн порядка 1180l350oÑ), крупнозернисты (средний раз- 30 мер кристаллов (и) 50-70 мкм), пористы, что значительно ухудшает их .электрофизические параметры.
Введение модификаторов в систему
Na, L4NbOy, например WO3, способствует улучшению пьезоэлектрических параметров, однако температуры спекания, размер кристаллов остаются высокими (23.
К тому же следует отметить, что практически все известные ниобатные материалы хрупки вследствие развития в них деструкционных эффектов термического происхождения.
Наиболее близким к предлагаемому является шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала, содержащая 80,63-85,39 мол.Ф
NaNbOy 11,52-12,20 % LiNbO> и 2,417,85% иатрийборосиликатного -стекла,причем последнее имеет следующий состав, мол.% NagO 20,3; Nb>O+ 9,4;
SiO 29,2;,ИОр 20,3; А3. 0 0,5 и
ВаоЭ 20 3 а (3)
Материал готовят из указанной шихты методом горячего прессования при относительно низких температурах (порядка 1040-1060 С),он характеризуется относительно низкими значениями отношения толщинного коэффици854914 внта электромеханической связи к плоскостному (2, 13-2,53), высокими значениями скорости звука (6 68У
5,80 ° 10 м/с), однако средний размер кристаллитов в нем еще недостаточно мал (7,6-20,6 мкм), а механическая прочность недостаточно велика (386497 кг/см ).
Цель изобретения — уменьшение среднего размера кристаллов в материале и повышение его механической прочности при сохранении пьезоэлектрических характеристик °
Поставленная цель достигается за счет того, что шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала на основе твердого раствора ниобата, натрия-лития, содержащая ниобаты натрия лития и натрийборосиликатное стекло, дополнитель-20 но содержит окись вольфрама при следующем соотношении компонентов, мол.%:
Ниобат натрия 79,64-84,22
Ниобат лития 11,38-12,03
Натрийбороси ликатное стекло 0,95-6,37
Параметры
Состав, мол,В р KT /< я 10 g< î
"С Mi 1065 4,6 0,21 0,109 1,92 5,68 151 235 3,6 0,19 0,057 3,33 5,63 272 535 83,44 11,92 2,78 1070 1,86 1050 3,6 0,20 0,080 2,50 5,67 215 604 3,6 0 17 2 51 5,62 230 486 1020 Получение мелкозернистой керамики 45 с высокой механической прочностью позволяет изготовить иэ нее очень тонкие пьезодатчики, эксплуатационный интервал которых выше, чем у датчиков, изготовленных из известного $O материала, кроме того, уменьшение среднего размера кристаллов приводит к торможению деструкционных дефектов, свойственных ниобатным материалам. 0,95-6,37 2,64-2,79 Формула изобретения 1. Шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала, на основе твердого раствора нио- вО бата натрия-лития, содержащая ниобаты натрия и лития и натрийборосиликатное стекло, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения среднего размера кристаллов в матери- 65 NaNbO LiNb0 WO> Стекло 84,22 12,03 2,79 0,95 81,83 11,69 2,71 3,75 79,64 11,38 2,64 6 37 Окись вольфрама 2,64-2,79, причем натрийборосиликатное стекло имеет следующий состав, мол.% На 19,9 НЬ.О 24,9 Я О 9,95 ВО 16,40 ) 12ОЗ 4., 95 ЯгО 24,9 Материал иэ данной шихты готовят следующим образом. Навески оксидов для стекла смешивают и варят стекло при 1250 С в течение часа. После быстрого охлаждения стекло измельчают и смешивают с ниобатным материалом, прошедшим термообработку при 850 С, после чего шихту подвергают горячему прессованию при давлении 200 кг/см в течение 40 мин при 1020" 1070 С. Поляризацию образцов с вожженными серебрянными электродами проводят в силиконовом масле при о 140 С в течение 45 мин в поле напряженностью 2,5-3,5 кВ/мм с последующим охлаждением под полем до 90 С. В таблице приведены характеристики материалов, полученные при измерениях, проведенных через 24 ч после поляризации. але и повышения его механической прочности при сохранении значений пьезоэлектрических характеристик, она дополнительно содержит окись вольфрама при следующем соотношении компонентов, мол,Ъ: Ниобат натрия 79,64-84,22 Ниобат лития 11,38-12,03 Натрийборосиликатное стекло Окись вольфрама 2. Шихта по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что натрийборосиликатное стекло имеет следующий состав, мол.Ъ: Ыа,о 19 9 Nb,О 24,9 Я102 9,95 В20э 16,40 11, О, 4,95 ЯзО 24,9 854914 Со тавитель H.Ôåëüäìàí Редактор М.Дылын Техред М. Коштура Корректор О.Билак Заказ 6803/32 Тираж 660 Подписное ВЧИИПИ 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 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании Ф 1140335, кл. С 1 J, опублик.1967. 2. Авторское свидетельство CCCk 9 587129, кл. С 04 В 35/00, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2512199, кл. С 04 B 35/00, 04в08.79.
