Пьезоэлектрический керамический материал

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистических

Республик

«««983115 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву— (22)Заявлено 16.06.80 (21) 2943484/29-33 с присоединением заявки И— (23) П рнорнтет— (51) М. Кл .

С 04 В 35/00

1Ьеударстаекь«й комитет

СССР ао делам изобретеннй н открь«ткй (53) УДК 666.655 (088.8) Опубликовано 23.12.82. Бюллетень №47

Дата опубликования описания 23.12.82 ——

Z. .Э«ейдерфедьд

«

-=J

"=. :-, -- 1 политеи ичес кий

» ,.-, j

Т. К. Кутузова, P. 3. Клейне, Д. А. Шитца, Э

В. И. Ривкин, А. И. Медовой и А. В. Шафиев

I (72) Авторы изобретения

Рижский ордена Трудового Красного Знамени институт (7l) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области пьезоэлектрической керамики н может быль использовано для приготовления высокочастотных преобразователей электромеханических фильтров, датчиков, ультразвуковых вибраторов.

Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе твердых растворов цнрконата — титаната свинца (ЦТС) или ПТС с замещением 0,5 — 20 мол.% свинца щелочноземельным элементом с добавкой 1 — 2,5% В«г0з, 0,65 — 1,7% Ч/Оз и 0,25 — 0,65% оксида трехвалейтного элемента, имеющий структуру типа перовскита (1).

Недостатками этой пьезоэлектрической керамики являются относительная низкая точка

Кюри, высокая диэлектрическая проницаемость, а также сравнительно невысокая механическая прочность керамики.

Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрический керамический материал на основе тнтаната свинца, содержащий

Pb0, 1-агОз, TiO ., МпОг 12« °

Недостатком известного материала являют- ся низкие пьезоэлектрические свойства «и

2 высокая температура спекания (до 1200 С), а также недостаточная механическая прочность .

Целью изобретения является новышенне пьезоэлектрических свойств и механической прочности материала. указанная цель достигается тем, что Пьезоэлектрический керамический материал, включающий РЬО, Т10г, 1агОз, Мг«Ог, дополнительно содержит йогОз илн $«пгОз, SiO> и GeO> при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Т«Ог 24,58 — 25,49

1-аг Оз 0,09 — 3,86 ,Мп0> 0,29 — 0,30

МЫгОз нли 8«пгОз 1 84 — 361

SiO> 0,15 — 0,40

GeO> 0,05 — 0,14

PbO Остальное

При этом он содержит часть компонентов в количестве 1,5 — 4 мас.% в виде предварительно синтезированного стекла сйедуюшего cocmва мас4:

PbO 74,01 т«а, 6,36

Le2O3 6,20

SiO 9,96

GeO 3,47

Для изготовлении пьезокерамики используют сыпье .в виде оксидов марки "чда".

I а

Смешивацие и помол сырья проводят в яшмовом барабане в среде изопропилового спир. та s течение 12 ч. Шликер высушивают при

150-200 С Синтез Pb Ti0> осуществляют в течение 4 ч при 850 C Брикеты после син- тп теза измельчают в яшмовом барабане в среде изопропилового спирта, куда и добавляют измельченное до прохождения через сито и 0063 стекло. Стекло варят из оксидов марки "чда" в корундовом тигле в количестве 300 г. Вар- 15 ку стекла проводят .в силитовой электрической печи при температуре 1250 — 1300 С в течение 0,5 ч. Потом стекло фритуют.

Керамические образцы прессуют в виде дисков диаметром 10 мм, в качестве связки используют S oíûé водный раствор поливинилового спирта. Спекают образцы при температуре 1130 — 1160 С в течение 4 ч.

Механическая прочность керамики титаната свинца определялась методом раскалывания при сжатии дисков вдоль диаметра. Была проведена статическая обработка результатов испытаний.

Состав изготовленных образцов приведен в табл. 1, а их электрофизические характеристики-в табл. 2.

Предлагаемый пьезоэлектрический материал обладает оптимальным сочетанием высоких и стабильных пьезопараметров с достаточно высокой механической прочностью. 983115 ь с ь с3. о о

an о с

Ф с 3

° ° о

9) Ф

О с

О о

Я. о. и

C) о ю о. о.о о

О - Ф„ м (1

1О л

° 5

I I о о

an сч

О оо

00 се с ) о

Г е

v" щ К ъ сч сч сч ц ф о о оо сч сс а а л с> Ф сч с сч сч сч сч

Ch Ф

ЧЪ сч.О cF о сч

М И

CI3 aII

5 3 и ) Й

О v О

М

Й

О О О ° Ch О Ch, р 0 Ch О Ъ сч с сч « сч с

О О О О О О C O О О О е оо

О1 О Ю

1 I I 1 1 I м. m о со ao сч;о о © o e с oo o й„ сч сч О О сч сч О О сч - О О с- с г- с с c- r с . с

О

%Ф о

Н

Ф 8

О

Ц

3

3 C4

3 о и

Я

Е в

3 й

983 И 5 о о ь

ЧЪ

°

° Ч ° «3

° 5 у 4

° ° % 4 о о о

ln tv ь

° Ч

<ф -ю °

I !

l о Д Я

Ю оо а ч еЧ о о о о о о о о о о о о о оо о о сч m с4 сч е с )

6 а О о а о сч oO v rt m ч ф ф «<

Мп02

Nd2 О3 m22 $д 2 ОЗ

$102 ае02

РЬО

9831

Составитель Н. Фельдман

1ехРед Л.Пекарь Корректор М, Шаропп

Редактор Г. Волкова

Заказ 9830/29

Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3O35, Москва, Ж вЂ” 35, Раушска» наб., д. 4/5

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

Формула изобретения

Пьезоэлектрический керамический материал, включающни РЬО, Т О2, 1а203, Мп02, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью. новы-ч шения пьезоэлектрических свойств и механической прочности материала, он дополнительно содержит Nd203 нли $гп203, $ 02 и 6е02 при следующем соотношении компонентов,-мас.%:

TiO2 24,58 — 25,49 l0

L82O3 0,09 —.3,86

0,29 — 0,30

1,84 — 3,61

0,15 — 0,40

0,05 — 0,14

Остальное

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 567706, кл. С 04 В 35 00, 1976.

2. Патент Японии 1Р 53-61097, кл. 62 С 23, l 978 (прототип) .