Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1983 года по МПК C04B35/475 

Изобретение относится к высокотемпературным материалам для пьезотехники, в частности, оно может быт использовано для создания электромеханических преобразователей, рабо тающих в широком диапазоне температ Известны высокотемпературные пье зоэлектрические материалы на основе РЬТ|Оз 1. Недостатком керамики на основе т таната свинца является низкая темпе ратура сегнетоэлектрического фазово го перехода, вследствие чего пьезоактивность керамики сохраняется лиш до 350-420°С. Наиболее близким к изобретению является пьезокерамика на основе слоистого титаната натрия-висмута 4,5 добавкой от 0,5 до 1 масД стекла сложного составаС Недостатком известного материала является высокая температура спекания, небольшой интервал спекания и необходимость предварительного синтеза стекла сложного состава, что усложняет технологический процегсс. Целью изобретения является понижение температуры спекания и повышения пьезоэлектрического модуля. Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий BinOa, TiO/ и NajtO, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, масД: В1гОз . 75,03-75,10 Ti02 22,87-23,18 ,60-2,10 Состав керамики может быть выражен как Nao5Bid,5 Т|40,+(0,51,0) мае. Ма20 +0,25 масД TiO. Избыточное количество Na20 и TiO п водит к образованию дополнительной концентрации вакансионных дефектов в обеих подрешетках: анионной и катионной, что приводит к снижению температуры спекания и расшире,нию интервала спекания. Достигнуто по,нижение температуры спекания на 150 С,, а интервал достигает . Отсутствие стеклофазы в составе пье зокерамики приводит также к увеличе нию пьезоэлектрического модуля стабильности пьезоэлектрических свойств. Для изготовления пьезокерамики и пользуется сырье в виде оксидов BifjOj, TiO и Na2CO марок ч.и.а. Перемешивание и измельМение компонентовпроводится в яшмовом барабане в среде изопропилового спирта в течение 12 ч. Шликер высушивают при 120 С. Из шихты при удельном давлении 800 кг/см прессуются брикеты для синтеза. Синтез проводят в муфельной печи при и двухчасовой выдержке. Брикеты дробят в фарфоровой ступке и измельчают в яшковом барабане в среде изопропилового спирта и после сушки шликера прессуют образцы в виде таблеток диаметром 10 и толщиной 1,5 мм. В качестве связки используют водный раствор поливинилового спирта. Образцы спекают при 920-9бОС в течение 2 ч. После шлифовки на образцы наносятся алюминиевые электроды напылением в вакууме. Поляризация образцов осуществляется при 150°С в полисилоксановой жидкости в поле 20 (при ) - 80 (при )кВ/см. Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства: Плотность р , г/см. 6,90-7,05 Диэлектрическая 150-160 проницаемость Диэлектрические потери, tgS 0,010-0,ОИ Температура Кюри Tj,. Jc 655 Пьезомодули: dg. ,K/i/H +,2-5,0 d33-10 ,Кл/Н 15-20 Температура спекания С 920-960 Необратимые изменения пьезомодуля dq3 в интервале 20-500 ЗС,% 10 , П р и м е р 1. Состав керамики. мас.%: В120з 75,03; TiOg 22,87; 2,in. Материал готовился по описанной выше технологии. Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства: Плотность р ,г/см5 Диэлектрическая проницаемость ST Диэлектрические потери tg S Пьезомодули: Кл/Н d.10 Кл/Н Температура спекаТ вл СП. П р и м е р 2. Состав керамики, мас. 75,«О; ТЮг 22,99; Na,0 1 ,61 . Материал готовился п описанной выше технологии. Получ ная пьезокерамика имеет следующи свойства: Плотностьр , г/см 6,9б Диэлектрическая проницаемость Е160 Диэлектрические потери tgS . 0,010 Пьезомодули: d3f 10 Кл/Н 5,0 d3v Кл/Н 20 Температура спекаП р и м е р 3. Состав керамик мас.: 75,22; TiOg 23,18; NajO 1,60. Материал готовился п описанной выше технологии. Получ ная пьезокерамика имеет следующи свойства: Плотность Л ,г/см Диэлектрическая проницаемость. Диэлектрические потери tg Пьезомодули: d,- Я Кл/Н d,.310 Температура спекания2 ,4 Таким образом, полученная керамика характеризуется более низкой температурой спекания при одновременном исключении дополнительной операции варки стекла и повышении основных свойств: плотностьр 6,907,05 г/см , диэлектрическая проницаемостьб 150-160, диэлектрические потери tgS 0,010-0,015, температуpa Кюри Т,к 655С, пьезомодули ,2-5,0) d,3(15-20) X 10 Кл/Н, необратимые изменения пьезомодуля d в интервале 20-500 С менее 10. Понижение температуры спекания на снижает энергозатраты, что повышает экономичность пьезокерамики, расширение интервала спекания делает материал более технологичным. Благодаря отсутствию стеклофазы в предлагаемом составе повышается пьезомодуль dj и стабиль ность его. Предлагаемая керамика может быть применена в электронной технике в качестве высокочастотных термостабильных преобразователей, датчиков, в том числе и вибропреобразователях. Экономический эффект от использования изобретения составит 320 тыс.руб./год.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий , Ti02 и , отличающийся тем, что, с целью понижения температуры спекания и повышения электрического пьезомодуля, он содержит ука занные компоненты в следующем соотношении, масД: ,03-75,0 - Ti0222,87-23,18 ,60-2,10