Способ изготовления пьезоэлектрической керамики

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Colo 3 Соаетсиик

Сфциаиистичвскик

Республик (61) Дополиительиое к аат. свид-ву (22)заивлеио 11 01.80 (21) 2870726/29-33 с присоеаииеиием заявки М— (23) Приоритет(5l)M. Кл.

С 04 8 35/00 евеуааретеикыЬ квинтет

СССР ао аеаеи кеаЬретеккй к етерытка

Опубликоваио15.03.82. Бюллетеиь ¹10

Дата опубликоваиия описания 15. 03. 82. (53) УДК 666.655 (088. 8) Чернихов (72) Авторы . иэобретеиия

В.К.Барчуков, Т,Г.Королькова, И.Н.Яков (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭПЕКТРИЧЕСКОЧ

КЕРАМИКИ!

Изобретение относится к изготовле=

we пьезоэлектрических элементов с пониженной плотностью, пониженнЫм значением скорости звука и высокой механической прочностью.

Известен способ изготовления пьезоэлектрической керамики, включающий npeccoeawe изделий из исходного порошка с последующим обжигом 13.

Однако керамика, полученная таким методом, имеет высокое значение

19 скорости звука.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления пьезоэлектрической керамики, путем смеаения исходного порошка с выгорающей

15 добавкой (нефтяной уголь, нафталин или эмульсия мыльного корня), прессования заготовок, обжига нанесения электродов и поляризацииГ21.

Однако в результате выгорания

10 (испарения) органического вещества получается пористая керамика, которая характеризуется низкой меха нической прочностью по сравнению с монолитной пьезокерамикой, что не позволяет использовать ее для иэде лий специального назначения.

Целью изобретения является повышение механической прочности и снижение скорости звука при сохранении электрофизических параметров керамики.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пьезоэлектрической керамики йутем смещения исходного порошка с выгорающей добавкой, прессования заготовок, обжига нанесения электродов и поляризации, заготовки после обжига пропитывают в автоклаве жидким органическ м компаундом, который о затеи полимериэуют при 50-200 С.

Способ осуществляют следующим образом.

После проведения рекристаллиэации пьеэокерамического порошка путем прокалки синтезированного по3 9127 рошка при 1100-1200 С (в зависимости от марки материала) дробят спек на щековой дробилке, проводят помол дробленого спека в вибромельнице до числового значения поверхности 3000-4000 см/г. Затем вводят в порошок выгорающую добавку в виде раствора нафталина или поливинилового спирта, массу подсушивают на воздухе в течение 24 ч, после ус- 10 рецнения и гранулирования пресс-порошка путем трехразового просеивания через сетку со стороной ячейки 1 мм, прессуют заготовки. Обжиг заготовок проводят при 1150-1250 С.

В результате выгорания (улетучивания) связки получается пористая керамика с мелкими сквозными порами (поры соединены между собой каналами по всему объему) . Заготовки шлифуют в размер, проводят заполнение пор упрочняющим органическим жидким компаундом, имеющим хорошую адгезию с керамикой и металлом (например эпоксидной смолой У 5 с отвердителе — малеиновым ангидридом, полистиролом, капроном или полиаминохиназолоном) в автоклаве следующим образом. Сначала загружают емкости автоклава органическим компаундом, затем вводят туда приспособления для погружения керамических заготовок, осуществляют вакуумирование керамики и нагревают компаунд до 100 С

1, /(в случае применения эпоксидной смо35 лы), в случае использования полиамино хинозолона нагрев исключается.

Погружают керамические :-аготовки в жидкий компаунд. Заполнение пор компаундом .в автоклаве проводят с подачей избыточного давления воздуха 3-4 атм. Заготовки остужают под давлением до 30-40" С, снимают давление в автоклаве и извлекают заготовки из автоклава, после чего избыток компаунда снимают ацетоном. Полимеризацию компаунда проводят при 150200 С. В случае применения в качестР ве компаунда полиаминохинозолона необходимо нагревание до 45+5 С пос" ле каждого раза окунания предварительно отвакуумированных заготовок с целью испарения растворителя компаунда - ацетона. Степень заполнения пор полимером - компаундом определя- 55 ется числом окунаний заготовок в компаунд. Полимеризация полиаминохинозолона, находящегося в порах

1000,)

105,10

2500

Формула изобретения

Способ изготовления пьезоэлектрической керамики путем смещения исход14 4 и обволакивающего поверхность заготовок, происходит в интервале 50200 С. Скорость процесса полимери-

0 зации находится в прямой зависимости от заданной температуры.

В результате полимеризации органического вещества по всему объему пористой керамики образуется твердый каркас, который армирует керамику и упрочняет изделие.

Далее вводится операция шлифования под электрод с целью снятия обволакивающего слоя компаунда., Нанесение электродов на керамику возможно до заполнения пор компаундом, в случае вжигания серебра и после заполнения пор компаундом, в случае химического никелирования или напыления электродов в вакууме.

Поляризация пористой керамики, заполненной компаундом, производится по обычной технологии, принятой в пьезокерамическом производстве при повышенном напряжении.

Изготовленные по предлагаемому методу пьезокерамические элементы 6 28х ф23х10 и ф 20х2 из материала ЦТС имеют следующие параметры:

Объемная плотность ф, г/см 5,8

Диэлектрическая проницаемость Е

Пьезомодуль dq, К/Н

Скорость звука V, м/с

Диэлектрические потери в слабом поле tg 0(-0,006

В сильном поле при

Е = 2 кВ/см Я 4 0,015

Предел прочности при растяжении (1 кг/см 350

Преимуществом способа с применением компаунда является повышение значения прочности при растяжении

Ор до 350 кг/см (против gp 270 кг/см для пористой керамики без применения компаунда), преимущество в значении плотности 5,8 г/см против, =

7,6 г/см для беспористой керамики, одновременно наблюдается понижение значения скорости звука V„ 2500 м/с против V 3300 м/с.,цля беспористой керамики на примере ЦТС тБС-2, -охраняя при этом значение 8@105-10 К/Н относительно высоким, Ю з 1000..

912714

Составитель Н.фельдман

Рдеактор И. Митровка Техред М. Гергель

Корректор Л. Бокшан

Заказ 1306/33 Тираж 640 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 ного порошка с выгорающей добавкой, обжига, нанесения электродов и поляризации, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и снижения скорости звука при сохранении электрофизических параметров керамики, заготовки после обжига пропитывают в автоклаве жидким органическим компаундом, которнй затем полимеризуют при температуре 50-200 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

s N 497267, кл. С 04 8 35/00

1975.

2. Пьезо- и сегнетоматериалы и их применение POTO Московского дома

КТП им. Ф.Э.Дзержинского, 1972, с. 57.