Пьезоэлектрический керамический материал

Пьезоэлектрический керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Соцмапмстмческми

Респубпмн (it)939427 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 13.08.80(21) 2987670/29-33 (51) М. Кл.

С 04 В 35/49 с присоелинением заявки И твеударстккный комитет

СССР

lo AeNM изабретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30. 06. 82, Бюллетень № 24 (53) УДК666.655 (088.8) Дата опубликования описания 30.06.82 (72) Авторы изобретения

Г;E Ñàâåíêîâà, О.С.Дидковская, В.С.Люшенко, Ю.Н. Веневцев и В. В. Климов (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ

МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к материалам, применяемым в радиоэлектронике

Известны пьезоэлектрические керамические материалы на основе цирконата-титаната свинца с добавками, которые имеют высокие значения диэлектрической проницаемости и коэффициента электромеханической связи 1.11.

Однако данные материалы имеют довольно высокие значения тангенса угла диэлектрических потерь (0,02

0,035), что снижает эФфективность их использования.

Наиболее близок к предлагаемому пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата-титаната свинца или цирконата-титаната свинца с частичным замещением свинца щелочеземельными элементами, содержащий добавки 1-2,5ь оксида висмута, 0,65-1,73 оксида вольфрама и 0,25-0,653 оксида трехвалентного

2 элемента и имеющий высокие электрофи. зические характеристик l2).

Недостатком указанного материала являются достаточно высокие диэлектрические потери особенно в

5 сильных электрических nontax(tgd

= 0,018 — 0,040 в слабом поле и

tg о- = 0,60 - 0,10 при 1 кВ/см).

Цель изобретения - снижение диэлектрических потерь в сильных электрических полях.

Поставленная цель достигается. тем, что пьезокерамический материал на основе цирконата-титаната свинца

15 или цирконата-титаната свинца с частичным замещением свинца щелочноземельными элементами содержит по . крайней мере один из группы сложных сегнетоэлектриков (8aSi)(MgNb)О, ло (Яг81) (Мд11Ы) ОЬ (РЬ81) (МдйЬ) ОЬ при следующем соотношении компонентов. мол.

Цирконат-ть(танат свинца или цирконат25

50

3 93942 титанат свинца с частотным замещением свинца щелочноземельными элементами 90-95

Сложный сегнетоэлект5 рик 5-10

При этом содержание цирконата в цирконате-титанате свинца или цирконате-титанате свинца с частичным замещением до 10 ат.3 свинца щелоч- 1о ноземельными элементами составляет

49 — 53 мол .

В результате получается .материал с высокими электрофизическими параметрами (E =1500 - 2700, Kp = 15

= 0,50 - 0,62 7 и пониженными диэлектрическими потерями tq d = 0,007

0,016 в слабом поле и tg о = 0,021—

0,04 при Е = 1 кВ/см).

Пример 1. Пвезокерамический материал состава, мол.3:

Pb(Zrp 5q Tip,4g ) О 90 (ВаВ i ) (Mg Nb) 0 10

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов:

РЬСО3 73,95

Zr0 17,39

TiOrl 10,84

ВаСО зо

В 1 .03 7,16

Мясоэ 2,59

Nb%03 4,09

Широту готовят в шаровой или вибромельнице. Полученную шихту обжигают в виде брикетов или порошка при 90 0 - 950 C в течение 3 ч. Прокаленный материал измельчают в порошок с размером частиц не более добавляют в качестве связки водный

4О раствор поливинилового спирта и прессуют заготовки, например; в виде дисков при удельном давлении 1,0

1,5 т/см0-. Спрессованные заготовки помещают на керамические подложки

45 из диоксида циркония (или оксида алюминия), затем в никелевый пакет и засыпают засыпкой, состоящей из прокаленной смеси РЬО + ЕгОо. Закрытый никелевый пакет помещают в печь и спекают образец при 1230 — 1300 С о в течение 2-3 ч. Скорость подъема о температуры составляет 200 - 300 С/ч, охлаждение проводится вместе с печью. Спеченные изделия щлифуют до

55 заданных размеров, затем на них наносят электроды методом вжигания серебряной пасты при 780i50PC в течение 15 - 30 мин. Поляризация изде7 4 лий осуществляется в поликсилоксановой жидкости ПЭС-5 при 100 С в постоянном электрическом поле напряженностью 3-4 KB/см.

Пример 2. Пьезокерамический материал состава, мол.3:

Pb(Zro,+,T io,5„) O3 95 (РЬВ ) (М9ИЬ) О 5

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов:

PbCO 82, 17

ZrO@ 17,63

Т10 11,90

В irZO 3,58 1 СОЗ 1,30

Nb9O3 2,04

Далее процесс ведут аналогично примеру 1.

Пример 3. Пьезокерамический .материал состава, мол. 3: (P bpgpS rpgp) (Z tp 5 lpgB)0 . 95 (BaB i ) (AgNb)b 5

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов:

PbCOg 70,26

S rC0 4,31

Zr0@ 18,71

Ti0@ 11,20

ВаСО 3,03

В1 0 3,58

МоСОл 1,30

ИЬ,О g 2,04

Дальнейшие операции аналогичны, описанным в примере 1, Пример 4. Пьезокерамический материал состава, мол.3:

РЬ(Его, цТ1о51) ОЗ 95 (SrB ) (MgNb) Oi, 5

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов:

РЬСОЗ 82,1Z

ZrOg 17,63

Ti 0ll 11,90

5 гСОЗ 2,27

В н10 «, 8

МЯСО 1 30 1 3

2,04

Дальйейшие операции аналогичны, описанным в примере 1.

Пример 5. Плезокерамический материал состава, мол.3:

Pb(Zrp4ЯТipp1)Оз 93 (SrBi)(MgNb)O@ 7

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов .

939427

Pbco3

Zr0@

Ti0g

SrCO>

В110Э

МдСОЭ

МЬ О 5

76,42

17,26

11,65

3,18

5,02

1,82

2,86

Свойства

Материал по примеру

2300 1100 2700 1500 2050 2900

0,016 0,008 0,011 0,007 0,011 0,020

0,036 0,039 0,021 0,028 0,05 0,10 т g>/ o

tg б кв, tg d" при Е = 1 см

tg о = 0,04 при

E см

1,1 1,1 2,0 1,8 0,50

0,62 0956 0,54 0150 0)53 0,66

78 170 80 220 110 50

220 123 173 120 153 250

KP с целью снижения диэлектрических потерь в сильных электрических по лях, он дополнительно содержит сложный сегнетоэлектрик из группы (BaBI)(MgNb)О6, (SrBi)(MgNb)О, (PbBi)(М9йЬ)О6 при следующем соотношении компонентов, мол.4:

Циркотан-титанат свинца или цирконаттитанат свинца с частичным замеще нием свинца щелочноземельными элементами 90-95

Сложный сегнетоэлеКтрик из группы (BaBi) (MgNb)О6, (SгВ i) (MgNQ) О(„

{PbВi) (MgNb) 06 5 10 формула изобретения Дальнейшие операции аналогичны, описанным в примере 1.

Предлагаемый материал по уровню свойств превышает материал ЦТС-19, близок к зарубежному PZT-5, однако заметно превышает указанные материалы по величине тангенса угла диэлектрических потерь в слабом и

Ф сильном электрическом поле. Это позволяет повысить эффективность аппаратуры при повышенном уровне возбуждения с использованием керамики из предлагаемого материала.

1. Пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата-титаната свинца или цирконата-титанао та свинца с замещением до 10 ат.4 свинца щелочноземельным элементом, отличающийся тем,что, Приме керамический

"Lo3

5 ЧО

ЦТС

Свойства по примерам ром 10 1 мм

1в приведены в

6 р 6 известный . Пьезоматериал состава,мол.4:

0,25

0,67

98,08 мате ри ала, получен но го

1-6, на дисках диамети толщиной 1+ 0,005 мм, таблице.

939427

Составитель Н.фельдман

Редактор Л.Пчелинская Техред И. Гайду Корректор Ю.Макаренко

Заказ 5483/34 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ 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

2, Материал по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что содержание цирконата в цирконате-титанате свинца или цирконате-титанате свинца с замещением до 10 ат.3 свинца щелочноземельным элементом составляет 49-52 мол.З.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смажевская Е. Г., Фельдман Н. Б.

Пьезоэлектрическая керамика. Советское радио", 1971, с. 45.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 567706, кл. С 04 В 35/49, 1975 (прототип).