Способ поляризации пьезоэлементов на сегнетокерамики

Способ поляризации пьезоэлементов на сегнетокерамики

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е „,788231

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Ссветских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.02.79 (21) 2727808/18-25 (51)M. Кл.

Н 01 I 41/22 с присоединением заявки ¹

Гесудерстввииый комитет (23) Приоритет

Опубликовано . 151280. Бюллетень ¹466 до делан изобретений и открытий (53) УДК 621 ° .313(088.8) 1

Дата опубликования описания 1Ы.290

А. Ф. Литвин, О. Б. Чеботаренко, B. А. Дороше

»» и Q. П. Крамаров я 1-) т,-, 1 .- -",-,::.-",. ;..-.; Я3

Ростовский ордена Трудового Красноге Знамени государственный университет (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛЯРИЗАЦИИ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ

ИЗ СЕГНЕТОКЕРАМИКИ

Изобретение относится к производству пьезокерамических преобразователей, в частности к поляризации пьезоэлементов из сегнетокерамики.

Известны способы поляризации пьезоэлементов из сегнетокерамики, основной особенностью которых является воздействие постоянного поляризуюшего электрического поля при повышенной температуре, необходимой для понижения коэрцитивной силы сегнетокерамики с целью повышения эффективности процесса поляризации (1) и j2)

Однако после поляризации по этим способам пьезоэлементы охлаждаются до нормальной температуры, в результа15 те чего в них создаются высокие электрические и,механические поля деполяризации, приводяшие к интенсивному старению материала,сопровождающе20

МУСЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ВСЕХ ЕГО ОСНОВНЫХ1

/ параметров: электрической емкости С 1 коэффициента электромеханической связи Кр, пьезомодуля 0lyq, модуля упРу-, 2 гости Е,, скорости звука С 6, которое может достигать 10-15%.

Наиболее близким к изобретению является способ ттоляризации пьезоэлементов из сегнетокерамики путем воздействия на них постоянного электрического напряжения и температуры, согласно которому пьезоэлементы из сегнетокерамики пометпают в полисилоксановую .жидкость и разогревают до температуры

140-180 С, при которой оляризуют в

0 течение 2 ч под действием электрического поля напряженностью до 30квесм ..

После завершения поляризации пьезоэлементы охлаждают до нормальной температуры и согласно ГОСТ 12370-72 и ГОСТ 13927-74 выдерживают в нормальных условиях в течение 7 сут для их естествейного старения. Далее проводятся измерения необходимых параметров, маркировка, упаковка и т.д. Процесс естественного старения можно ускорить температурной обработкой до

150-200 С, ниже температуры фазового

788

55 перехода в неполярную кубическую фазу.

Это значительно уменьшает время старения. однако после температурной,oápaботки наблюдается существенное сниже ние пьезоактивности элементов 13).

Однако стадия естественного или искусственного старения является обязательной в технологическом процессе данного способа производства пьезокерамики, что, с одной стороны, усложняет процесс, с другой — не обеспечивает, тем не менее, достаточной стабильности параметров пьезоэлементов во времени.

Целью изобретения является повышение стабильности основных параметров пьезоэлементов во времени и сокращение технологического процесса их производства.

Поставленная цель достигается тем, что в способе поляризации пьезоэлементов из сегнетокерамики путем воздействия на них постоянного электрического напряжения и температуры, на пьезоэлементы при нормальной температуре подают максимальное электрическое напряжение, не превышающее пробивное, затем охлаждают путем,помещения в криогенную жидкость, повышают напряжение до максимальной величины, не превышающей пробивного в этих условиях, и поляризуют до прекращения протекания через пьезоэлементы тока переполяризации.

Способ поляризации пьезоэлементов из сегнетокерамики осуществляются следующим образом.

На пьезоэлемент, установленный во фторопластовый держатель, подают максимально возможное для окружающего воздуха и конкретной формы пьезоэлемента электрическое напряжение, не превышающее пробивное, после чего охлаждают, помещая его в криогенную жидкость, например жидкий азот. По прекращению кипения криогенной жидкости, омывающей пьезоэлемент, что означает уравнивание температур пьезоэлемента и криогенной жидкости, поляризующее напряжение опять повышают до максимальной величины, не превышающей пробивное напряжение для криогенной жидкости и конкретной формы пьезоэлемента. Длительность процесса поляризации в криогенной жидкости устанавливается по величине тока переполяризации, протекающего через пьезоэлемент. Уменьшение величины тока до нуля означает завершение процесса поляризации, длящегося от 1 до 5-6 мин для известных промышленных составов пьезокерамики.

4

Далее электрическое напряжение с пьезоэлемента снимается, он извлекается из криогенной жидкости и нагревается до нормальной температуры.

Повышение стабильности параметров пьезоэлементов достигается за счет того, что в процессе поляризации по предлагаемому способу не принимают участия

90-градусные домены с более высокими коэрцитивными силами, которые при поляризации известными способами несут ответственность за нестабильность параметров во времени. После поляризации пьезоэлементы не охлаждаются, а нагреваются до нормальной температуры.

Это вызывает образование минимальных остаточных механических напряжений по сравнению с горячими способами поляризации, что позволяет сразу после поляризации получить параметры пьезоэлементов такие же, какие были получены лишь через год естественного старения пьезоэлементов, поляризованных при повышенной температуре. Упрощение технологии происходит за счет исключения операции естественного старения (7 сут после поляризации), или искусственного старения путем прогрева до 150-200 С о в течение 2 ч.

Применение предлагаемого способа поляризации пьезоэлементов из сегнетокерамики позволяет существенно повысить стабильность основных параметров материала во времени. Как показывают полученные при проверке эффективности способа поляризации данные, сразу после поляризации по предлагаемому способу параметры пьезокерамики имеют значения такие же, как после года естественного старения при поляризации по известному способу. Способ может быть использован при производстве пьезокерамических преобразователей различного назначения, особенно в случае предъяв ления к ним высоких требований по временной стабильности параметров.

Формула изобретения

Способ поляризации пьезоэлементов из сегнетокерамики путем воздействия на них постоянного электрического напряже° ния и температуры, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения стабильности основных параметров пьезоэлементов во времени и сокращения технологического процесса их производства, иа

5 78823 пьезоэлементы при нормальной темпераФ туре подают максимальное электрическое напряжение, не превышающее пробивное, затем охлаждают. путем помещения в криогенную жидкость, повышают напряже- g ние до максимальной величины, не превышающей пробивного в этих условиях, и поляризуют до прекращения протекания через пьезоэлементы тока переполяризации, 1 6

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.. Авторское свидетельство СССР

N 556686, кл. Н Ol 4 4l/22, l977.

2. Глозман И. А. Пьезокерамика. M., "Энергия . 1967, с. 74-87.

3. Поляризация пьезокерамики. Под ред. Фесенко Е Г р дат тво Ростовского Госуниверситета, l968, с. 74 (прототип) .

Составитель Б. Баев

Редактор Ю. Петрушко, Техред Н.Ковалева Корректор И. Муска

Заказ 8365/62 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13O35» Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

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