Шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала

Шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВИИ СКФМУ ИТЕЛЬСТВУ (»>854914 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Щ)Заявлено 050877 (Р () 2519357/29-33 с присоединением заявки Йо— (51)М. Нл.

С 04 В 35/00

Государственный комитет

СССР но Аелам нзобретеннй н открытий (23) Приоритетс

Опубликовано 15.0881. Бюллетень Н9 30 (53) УДК 666. 655 (088.8) Дата опубликования описания 150я81 (54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

KEPAMHQECKCP O МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к технической физике, в частности к технологии производства сегнетопьезокерамических материалов, и может быть > "пользовано для создания новых высокоэффективных пьезоэлементов, применяемах в высокочастотных функциональных устройствах, например акселерометрах и моночастотных резонаторах.

Пьезоэлементы подобного рода должны обладать высокими скоростями звука (Ч ), достаточно высокими значениями отношения толщинного коэффициента электромеханической связи к плоскостному (K„ /Кр Ъ2), причем желатель- 35 на при этом и их технологичностьнизкие температуры спекания, обеспечивающая мелкозернистость материала и его при этом высокую механическую прочность. 20

По сочетанию параметров наиболее перспективными для использования в указанных областях являются материалы на основе твердого раствора ниобата натрия-лития (1).

Эти материалы, полученные по обычной керамической технологии (спеканием) имеют высокие зйачения температуры спекаиия (Тн порядка 1180l350oÑ), крупнозернисты (средний раз- 30 мер кристаллов (и) 50-70 мкм), пористы, что значительно ухудшает их .электрофизические параметры.

Введение модификаторов в систему

Na, L4NbOy, например WO3, способствует улучшению пьезоэлектрических параметров, однако температуры спекания, размер кристаллов остаются высокими (23.

К тому же следует отметить, что практически все известные ниобатные материалы хрупки вследствие развития в них деструкционных эффектов термического происхождения.

Наиболее близким к предлагаемому является шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала, содержащая 80,63-85,39 мол.Ф

NaNbOy 11,52-12,20 % LiNbO> и 2,417,85% иатрийборосиликатного -стекла,причем последнее имеет следующий состав, мол.% NagO 20,3; Nb>O+ 9,4;

SiO 29,2;,ИОр 20,3; А3. 0 0,5 и

ВаоЭ 20 3 а (3)

Материал готовят из указанной шихты методом горячего прессования при относительно низких температурах (порядка 1040-1060 С),он характеризуется относительно низкими значениями отношения толщинного коэффици854914 внта электромеханической связи к плоскостному (2, 13-2,53), высокими значениями скорости звука (6 68У

5,80 ° 10 м/с), однако средний размер кристаллитов в нем еще недостаточно мал (7,6-20,6 мкм), а механическая прочность недостаточно велика (386497 кг/см ).

Цель изобретения — уменьшение среднего размера кристаллов в материале и повышение его механической прочности при сохранении пьезоэлектрических характеристик °

Поставленная цель достигается за счет того, что шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала на основе твердого раствора ниобата, натрия-лития, содержащая ниобаты натрия лития и натрийборосиликатное стекло, дополнитель-20 но содержит окись вольфрама при следующем соотношении компонентов, мол.%:

Ниобат натрия 79,64-84,22

Ниобат лития 11,38-12,03

Натрийбороси ликатное стекло 0,95-6,37

Параметры

Состав, мол,В р KT /< я 10 g< î

"С Mi

1065 4,6 0,21 0,109 1,92 5,68 151 235

3,6 0,19 0,057 3,33 5,63 272 535

83,44 11,92 2,78

1070

1,86

1050 3,6 0,20 0,080 2,50 5,67 215 604

3,6 0 17 2 51 5,62 230 486

1020

Получение мелкозернистой керамики 45 с высокой механической прочностью позволяет изготовить иэ нее очень тонкие пьезодатчики, эксплуатационный интервал которых выше, чем у датчиков, изготовленных из известного $O материала, кроме того, уменьшение среднего размера кристаллов приводит к торможению деструкционных дефектов, свойственных ниобатным материалам.

0,95-6,37

2,64-2,79

Формула изобретения

1. Шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала, на основе твердого раствора нио- вО бата натрия-лития, содержащая ниобаты натрия и лития и натрийборосиликатное стекло, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения среднего размера кристаллов в матери- 65

NaNbO LiNb0 WO> Стекло

84,22 12,03 2,79 0,95

81,83 11,69 2,71 3,75

79,64 11,38 2,64 6 37

Окись вольфрама 2,64-2,79, причем натрийборосиликатное стекло имеет следующий состав, мол.%

На 19,9

НЬ.О 24,9

Я О 9,95

ВО 16,40

) 12ОЗ 4., 95

ЯгО 24,9

Материал иэ данной шихты готовят следующим образом. Навески оксидов для стекла смешивают и варят стекло при 1250 С в течение часа. После быстрого охлаждения стекло измельчают и смешивают с ниобатным материалом, прошедшим термообработку при

850 С, после чего шихту подвергают горячему прессованию при давлении

200 кг/см в течение 40 мин при 1020"

1070 С. Поляризацию образцов с вожженными серебрянными электродами проводят в силиконовом масле при о

140 С в течение 45 мин в поле напряженностью 2,5-3,5 кВ/мм с последующим охлаждением под полем до 90 С.

В таблице приведены характеристики материалов, полученные при измерениях, проведенных через 24 ч после поляризации. але и повышения его механической прочности при сохранении значений пьезоэлектрических характеристик, она дополнительно содержит окись вольфрама при следующем соотношении компонентов, мол,Ъ:

Ниобат натрия 79,64-84,22

Ниобат лития 11,38-12,03

Натрийборосиликатное стекло

Окись вольфрама

2. Шихта по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что натрийборосиликатное стекло имеет следующий состав, мол.Ъ:

Ыа,о 19 9

Nb,О 24,9

Я102 9,95

В20э 16,40 11, О, 4,95

ЯзО 24,9

854914

Со тавитель H.Ôåëüäìàí

Редактор М.Дылын Техред М. Коштура Корректор О.Билак

Заказ 6803/32 Тираж 660 Подписное

ВЧИИПИ 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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Ф 1140335, кл. С 1 J, опублик.1967.

2. Авторское свидетельство CCCk

9 587129, кл. С 04 В 35/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2512199, кл. С 04 B 35/00, 04в08.79.