Способ получения пьезоэлектрического керамического материала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических ,. Республик

<„>996392 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 080579 (21) 2764206/29-33

Р М К„з с присоединением заявки ¹â€”

С 04 В 35/49

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет —.

Опубликовано 150283 Бюллетень №. 6 (53) УДК 666. 655 (ЬВ8.8) l

Дата опубликования описания 150283 (72) Авторыизобретения а.нл„ „ р, т

Р ° Ô.Цагина и И.Л.Белова у

;Г, t .1

Опытный завод физико-химического института АН украинскбй;,ССР / (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

КЕРАИИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления электромеханических .преобразователей.

Известен способ получения пьезоэлектрического керамического материала на основе цирконата-титаната свинца, путем соосаждения нужных элементов в виде труднорастворимых соединений из концентрированных растворов солей при 20 С. Из полученной суспенэии выделяют осадок и после-пронывки высушивают и синтезируют материал 11.

Однако укаэанный способ не обеспечивает получение оптимальных пьезоэлектрических характеристик.

Наиболее близким к изобретению явля.ется способ получения пьезоэлектричес. кого керамического материала методом совместного осаждения из растворов " высокочистых солей нитрата свинца, нитрата лантана, оксихлорида- циркония и четыреххлористого титана при

40 С. Осадок отфильтровывают при

650 С Г2).

Однако способ не обеспечивает получение максимальных значений пьезоэлектрического модуля и коэффициента электромеханической связи.

Целью изобретения являются улучшение электрофизических параметров.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения пьезоэлектрического керамического материала на основе цирконата-титаната свинца путем совместного осаждения иэ подогретых водных растворов нитрата свинца или стронция и свинца, оксихлорида циркония и четыреххлористого титана, фильтрации oem ка, сушки и термообработки, .осаждение проводят при 60-90оС, после чего осуществляют выдерживание осадка под слоем маточного раствора в течение 4-6 ч.

Термообработку материала проводят при 850-950 С.

Пример 1. Для приготовления пьезокерамического материала ЦТС-19М состава Рь0,95 Srоо5 («ои T1ф4т)узза

ИЬ0,012 03 поступают следующим обра- . зом.

25 Очищают исходные растворы солей известными методами. Производят глубокую очистку соли свинца путем создания люмогалионного комплекса примесей и адсорбцией их активиро30 ванным углем.

996392

Затем в обогреваемую емкость с мешалкой, в которой находится дистилg лированная вода (нагретая до 7090 С.), помещают очищенные растворы солей в количестве и с концентрациями в порядке, указанном в табл. 1 .

Таблица 1

Концентрация окиси металла, г/л

Количество, л

Окисел металла

Реактив

Р Ь (МОз)2

PbO

100,0

Конц.

6,603

НМ0

0,8

ZrOC Eg

150 0

1,366

2 rod

100,0

1,146

Т I 02

30,0

0,053

SrO2 мЬ 0

15,0

0,066

Указанную смесь перемешивают до образования прозрачного раствора„ поддерживая температуру 90 С, куда для осаждения вводят смеси растворов 40 аммиака и карбоната аммония.

После осаждения осадок оставляют под слоем маточного раствора беэ перемешивания в течение 5 ч для старения, после чего осадок отфильтро- .4» вывают, промывают 0,5%-ным раствором аэотнокислого аммония, высушивают и после измельчения осадка синтези..Таблица 2

Материал

Состав

65, 15

65,5т0,8

PbOo6

0,49

3,0 сэоб

Соли Ъ очищают экстракцией .примесей хлороформа в виде диантипирилметанового комплекса.

Соли циркония очищают перекристаллиэацией хлорокиси циркония иэ спиртовосолянокислой смеси.

Соли .Sr очищают экстракцией при 2 меси в виде роданистого комплекса изобутиловым спиртом. т сФ

Sr (мО )2

МЬ2(С2Н 02)

Соли М У очищают перекристаллиза цией в щавелевокислой среде. руют материал при 850-950 С в течение 4 ч.

Пьеэокерамический материал

ЦТС-19М, полученный таким способом, представляет собой тонкодисперсный порошок светло-желтого цвета, струк» тура которого по данным рентгенофазового анализа соответствует структуре перовскита.

Состав пьезокерамического материала представлен в табл. 2.

996392

Продолжение табл. 2

Материал

Zr0>

20,0+0,6

20,60

11,8 0,5 т о

11,54

1,5+0,16

Sr0<

1, 52

НЬ20S

110,12

1,02

Примесиг Ге 1 ° 10, AZ 6.10 4, $3 -6 10 > Mg 3 10 > Co 3 10"З й) 5.,1Ö 4, ч 5.,10- 4, Сц 1- 10"4, Мь 3.1б Sn 3-1О"4, Cr 1 ° 1ОЗ. физические показатели материала следующие:

Удельная по,.верхность Ь„д,см /r 4700

Ф

Уд ельный вес, у, г/смз 7;8

Коэффициент электротехнической связи K 0,64-0Ä68

Пьезомодули аэз, к/н, 8yq

Диэлектрическая проницаемость

Езз T IE9 . 1800-1900

Диэлектрические потери tg g

400-450 10 „

180"185.10

О,О2

Концентрация, г/л

Окисел металла

Количество, л

Реактив

° ЮЮ Ю

100,0

РЬО

6,640

2 го

150, 0

1,366

Zz0C1

0,8

Конц.

""03

Т!О псй+

Sr (йоу)

1,146

100t0

0,053

Sr0

30,0

СЕ2О

100,0

0,04

Примечание:

Механическая добрОтность и е, :. 75

Я р и м е р 2. Для приготовления пьезокерамического материала ЦТСС-1М . состава Р. о,9:5 "о1 (2 a,Óâ T|0,47)O99

Feppy8ОЗ постУИают слеДУющим образом .

Очищают исходные растворы..солей

З5 методом, аналогичным примеру 1.

Эата в обогреваемуЮ емкость- с юамалкой, в которой находится дистиллированная вода, нагретая до 60©, 49 помещают очищенные растворы солей в количестве, концентрации и порядке, указанном s табл. 3..

Таблица 3

996392

Таблица 4

Материал

Р Ь Орбщ

СВ

63,8 0,8

6395.(3,0

1,4 гг02

20,5 0,5

20,26 т 02

11,4+0,4

11,59

Sr0

3,25+0,25

3,02

Ре205

0,4t0,15

Примеси: Af 5 ° 10-4, S) 2-10-3

Ng 4 ° 10 4 Со 5 ° 103; Nt 3 1 0, Сц 2 10 М 5104; Мп 4 10 ;

Cr 1,4.103у Sn 5 ° 10 4.

Примечание:

Перемешивание производят до образования прозрачного раствора, поддерживая температуру 60 С. Затем отклю- чают нагрев и при интенсивном перемешивании ведут осаждение смесью растворов аммиака и карбоната аммония. После осаждения элементов осадок оставляют под слоем маточного раствора беэ перемешивания в течение

4-6 ч для старения, после чего осадок отфильтровывают„ промывают

Физические показатели материала. следуницие:

5,, см /г 8550 р, г/см 7,8

Кр 0,57-0,58

133 к/н,290-350 10 12

Kg3T(KP "1000 5О

0,004 меА 1000 к/н

31

105 10-12

Изменение электрофиэических параметров пьезоматериала ЦТС-19М соста» ва РЬоеу Sr.вам (Zr 5.3 Т1 +ъ)ОфЩ йЬ д в зависимости от температуры

0,0012 3 осаждения осадков и времени их старения показано на фиг. 1, где обоэначеног м ) изменение коэффициента элек« тромеханической связи КР с ростом

0,001%-ным раствором аммиака, высу" шивают и синтезируют материал в две стадии.

Пьеэоматериал ЦТСС-1М, полученный таким способом, представляет собой

5 тонкодисперсный порошок светло-желтого цвета, структура которого по данным рентгеноструктурного анализа, соответствует структуре перовскита.

Состав пьеэоматериала представлен

10 в табл. 4. температуры осаждения) 8) иэмененйе ) пьезомодуля 333 с ростом температуры осаждения; е) изменение пьеэомодуля 8>1с ростом температуры осаждения;

; ъ) йзменение коэффициента электромеханической связи К с увеличением .времени старения осадка) д) изменение пьезомадуля 43З с увеличением времени старения осадка} е) изменение пьезомодуля 4 „ с увеличением времени старения осадка.

Изменение электрофиэических параметров пьезоматериала ОТСС-,-1 состаsa РЬоЛ Srp,< (Zr о,К3 T 1 Е )а992РецМЕОЗ в зависимости от температуры осаждения осадков и времени их старения . показано на фиг. 2 (обозначения ана65 логичны фиг. 1).

996392

Формула изобретения

Способ получения пьезоэлектрического керамического материала íà основе цирконата-титаната свинца путем-совместного осаждения из подогре- S тых водных растворов нитрата свинца или стронция и свичца, оксихлорида циркония и четыреххлорнстого титана, фильтрации осадка, сушки и термообработки,. отличающийся тем, что, с целью улучшения электро- . физических параметров осаждение пРОводЯт пРи 60-90 С, после åx© осуществляют выдерживание осадка под слоем маточного раствора в течение

4-6 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 724475,. кл. С 04 В 35/50, 1977.

2. И ater. Res Buff, 1976, 11, 3, 323"327.

996392 б Ю Ю /Г г (/О .6 и

/Р.. l8

Уд Ю

80ЛУ МО 50 Ф N N 90 С Р Г Ф б Ю 1Р flfz

Фиг.Г

Составитель Н. Фельдман

РЕДактор И. Митровка Техред Ж.Кастелевич Корректор .

Заказ 833/35

-а

dx /Ю «к

Й

1/О

iz

/(р

® д

ФЬЮ Ю и

8, Ф„ /Р »

Тираж 620. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретейий и открнтий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4