Пьезоэлектрический керамический материал

 

О П И С А Н И Е 96З97у

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.09.80 (21) 2983181/29-33 (54}M.Кд. с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

:.>

С 04 В 35/46

С 04 В 35/49

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 07.10.82. Бюллетень М 37

Дата опубликования описания 07. 02. 83 (53}УДК 666.655 (088.8) (72) Авторы изобретения /

И.А.Силантьева, Н.С.Ибраимов и В.A Ãoëo (71) Заявитель (54 ) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ

МАТЕРИАЛ

0,91 ЕРЬ г < (Zp> Tii>) 03 j-О,оз (В („)(Ю„Ми„„)0,3 где x = 0,95-0,97;

y = 0,49-0,52;

Диэлектрическая проницаемость

33 о

Коэффициент электромеханической связи Кр

m = О, 75-0,95; п = 0 35-0,45.

Не менее 750;

Материал обладает ствамиг

Езз /Ео, т следующими свойНе менее 80С

Не менее 0,42;

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе твердых растворов цирконата-титаната свинца, используемым в пьеэотехнике для создания частотноселективных устройств, в которых требуется сочетание высокой пьезоактивности и механической добротности материала с повышенной температу рой и временной стабильностью частотных характеристик в интервале температур..

Известен материал на основе твердого раствора титаната-цирконата свинца, содержащий окислы: РЬО, Zr02, 15

;Т102, В1203 Мп02 Zn0, SrO и .соответствующий формуле

0,98((Р Ь э ) (zr Т1 )) 0

-0,02 Xn (Bi Ми )О $y)

Материал обладает следующими свойствами:

Механическая добротность Q<ö Не менее 800

Изменение резонансной частоты

f Ъ, s интервале температур, С (йе более) (-60) - (+85) С 0,9 (-40)-(+85) С 0,6

Известный материал характеризу- ется недостаточной стабильностью резонансной частоты при изменении температур.

Наиболее близким к предлагаемому материалу является пьезоэлектрический керамический материал t23 на основе (РЬкБг1 „ )(его,т1.()o3, содержащий добавки В1203, Ми02, 2иО и

NiO состав которого соответствует формуле

963977

1, 4 7

0,39

0,20

0,12

)O 97,82 в1 О

wo>

И10

1,47

0,39

0,20

0,19

) 03 97» 75 в1203

Ипо

Ni0

В1 О

Ип02

010

1,47

0,20

0,20

0,19

)О 97,94

Скорость звука, V 10 >м/с

Номер состава

Добротность» (м

Диэлектрическая проницаемость» зз / о

820

836

3275

0,093

0»0083

0,0092

0,009

0,403

0,450

0,424

0,427

854

3288

1008

3272

855

872

853

928

3292

Кр, Не менее 0,40 ()м Не менее 600

Изменение резонансной частоты f

Ъ» в интервале температур,оС (не более) 5 (-60) -(+85) С 0,30 (-40) - (+85) C 0,20 (-20)-(+85) С 0,1

Изменение резонансной частоты после технологического старения в течение 1000 ч.при 85 С не более 0»2%.

Такой пьезокерамический материал характеризуется достаточной темпера- 15 турной стабильностью резонансной частоты при изменении температуры от -60 до +85ОС, но недостаточной механической добротностью, а также большим временным старением. 20

Целью изобретение является уменьшение временного старения и повышения механической добротности при сохранении высокой температурной стабильности резонансной частоты. 25

Цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий (РЬхSгq-х ) (2гуТ1 у )О> с добавками В1 03» МпО и М10, дополнительно содержит СоО при следующем соотношении компонентов, мас.В

В1 О 1,18-1»47

ИО 0,20"0,39

Ni0 0,20-0,29 35

СоО О, 12-0»25 (РЬ„Sr„. „) (2г Ti q ) О Остальное .и значениях х = 0,94-0,95 у = 0,50-0,51.

Для изготовления материала исходные компоненты смешивают сухим способом в течение 10-30 мин. Синтез проводят по обычной керамической технологии при 850-890 С в течение 3 ч. Спекание осуществляют по следующему режиму: заготовки пьезоэлементов, отпрессованные до плотности не менее 5,0 г/см из пресспорошка, содержащего 3-5 вес.Ъ органической связки, обжигают при 1160- 50

1180 С в течение 2-3 ч при скоростях

Коэффициент tg 4 связи, К> в слабом поле изменения температуры не больше

100 C/÷ до плотности 7,2-7,4 г/см

Образцы, например, в виде дисков диаметров 10 1 мм поляризуют в сили1коновом масле при 3-4 кВ/мм в тече:,ние 0,5 ч при 140-. 150 С (охлаждение под полем).

В качестве исходных сырьевых материалов используют пьезоэлементы .. полученные из шихты, содержащей

PbC0>» 2rO » Т10 » SrC03, В1 0 »

ИпО 1» Ni0 CoCO

Электрофизические свойства пьезоэлементов из составов, мас.Ъ: в12 03 1,18

Ип02 0,29

Ni0 0,29

СоО 0.,25 (Pbo 94 Sre,оь) <2го,51 Т1о,а9903

9 2 (РЬо95 srg,о6 ) (2rg6g т1о о

Р 3 (РЬ о 95 Зго о ) (2го р Т1о, У 4 (РЬо,94 Яго,оь ) (2го,бо т1о,5о приведены в таблице.

963977

Формула изобретения,Составитель Н.Фельдман

Редактор З.Бородкина Texpezt X.Кастелевич Корректор И.Шулла

Эаказ 257/2 Тирам 641 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент,г. Умгород, ул. Проектная, 4

Изменение резонансной частоты

Йц, Ъ, в интервале температур,оС (не более) (-60)-(+85)С 0,30 (-40) †(+85) С 0,20 5 (-20 ) — (+85) а С О, 10

Изменение резонансной частоты после технологического старения в течение 1000 ч при 850С йу, Ъ, не более 0,1.

Таким образом, предлагаемый пье-. эокерамический материал имеет повышенную механическую добротность (Q 750) и улучшенное временное ста- $5 ай рение (— 40,1) при сохранении повышенной температурной стабильности (д Йч/ ч40,3) и высоких значениях коэффициента электромеханической свя-;20 эи (К 0,40) в нормальных условиях.

Высокая температура и временная стабильность материала при высокой механической добротности позволяЮт получить более качественные характери- 5 стики частотно-селективных устройств, в которых применяются пьезоэлементы.

Технология изготовления предлагаемого материала не меняется по сравнению с обьМно используемой для из,вестных составов.

Пьезоэлектрический керамический материал, включающий (Pb Srg )(2гзТ1 )09 с добавкой Big09, MnOg и NiO, отличающийся тем, что, с целью уменьшения временного старения и повышения механической добротности при сохранении высокой температурной стабильности резонанс- ноф частоты, он дополнительно содермит Со0 при следующем соотношении компонентов, мас.Ъг

2 Э

1,18-1,47

Ип02 О, 20-0, 39

03.0 0,20-0,29

СоО 0,12-0,25 (Pb„Sr „ )(Ег Tiq у )Оз Остальное и зйачениях х = 0,94-0,95 и у = 0,50-0,51.

Источники информации, принятые во внимание при-.экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 348128 кл. С 04 В 35/46, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 565487, кл. С 04 В 35/46, 1976 (прототип).