Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1984 года по МПК C04B35/49 

M

00 CKt 00

Изобретение относится к материалам, применяемым для изготовления пьезопреобраэователей ультразвуковых линий задержки (УЛЗ) приемников цветного телевидения.

Такие материалы должны обладать высокими значениями коэффициента электромеханической связи (Кр) и температуры точки Кюри () при низ1сих значениях механической добротности (ч..) и диэлектрической проницаемости (L/Е).

В отечественнйй промышленности ДЛЯ преобразоватеПей УЛЗ выпускаютс материалы на основе твердых растворов цирконата-титаната свинца, легированные оксидом стронция (ЦТС-23 либо оксидами стронция и ниобия (ЦТС-19), либо оксидами стронция и кобальта (ЦТС-24) l.

В настоящее время эти составы не удовлетворяют растущие требования радиоэлектронной промышленности предъявляемые к преобразователям УЛЗ цветного телевидения по комплексу свойств. Так, материал ЦТС-19 обладает низкими значениями коэффициента электромеханической связи (порядка 0,42) и температуры Кюри ( / 290-305 С), а также высокой диэлектрической проницаемостью (1600-1 70). Материалы ЦТС-23 и ЦТС-24 характеризуются более высокими значениями коэффициента электромеханической связи (порядка 0,540,55) и более низкими величинами диэлектрической.проницаемости (f 900-1450). Однако они имеют высокое значение механической доброт,ности (порядка х200) и низкую величину температуры Кюри ( 270-2 80

Высокое значение Q отрицательно влияет на амплитудно-частотную характеристику пьезопреобразователей, низкая температура Кюри не позволяет наносить электроды на изделия более прогрессивными химическими методами при 150 с, так как при этом протекает частичная деполяризация. К тому же все указанные составы спекаются при высоких температурах (1260-1320°С) и требуют в связи с этим спекания керамики в защитной от улетучивания РЬО атмосфере.

Наиболее близким к данному является пьезоэлектрический керамический материал, представляющий твердый раствор цирконата-титаната свинца с л1-2 мол.% В1()°3 .спекающийся при низ-кой температуре ( /vl080 C). Этот состав обладает наиболее близким сочетанием электро физических свойств для изделий УЛЗ чем предыдущие материалы СзД.

Недостатком указанного материала являются высокие значения диэлектрической проницаемости (порядка

/-1140) и механической добротности (82), относительно низкие значения коэффициента электромеханической связи («0,56) и точки Кюри ( 350°С).

Цель изобретения - повышение коэффициента электромеханической связи и точки Кюри, снижение диэлектрической проницаемости и механической добротности.

Указанная цель достигается тем, 0 что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий РЬО, Zr02, TiOj, , MoOj,. дополнительно содержит GeO при следующем отношении компонентов,мае.%:

5 РЬО67,2-6.7,5

ZrO,19,65-19,71

TiOj11,30-11,35 BizOj1,1-1,4

МоОз0,10-0,15

0,25-0,3

GeO.

Пример. Для получения 1 кг пьезокера1 1ического материала состава, мас.%:

67,2

19,65

11,3

1,4

0,3

0,15

берут, г:

РЬСОз 806,7 (при с 83,3 мас.% PbO Tio47Zr. О 310,7 (при С 99,6 мае.% ) . Ч5 .4 (С 99,0 мас.%)

5 ВЧ°з 3,0 (с 99,4 мас.%) GeO. 1,5 (С 100 мас.%)

MoOj

Указанные компоненты смеишвают в вибромельнице в течение 3 ч при Q отношении веса ишхты к весу шаров 1:(6-8 ). Полученную шихту прокаливают в виде порошка в корундовых тиглях при в течение 5 ч.

Продукт синтеза подвергают помо лу в вибромельнице до суммарной . удельной поверхности порошка . Аттестацию материалов проводят на дисках ф 10+1. мм по ГОСТ 12370-72,

0 Керамику спекают в никелевых пакетах при 1140 С ± 20°С в течение 2 ч на прокаленном диоксиде циркония.

Электрофизические свойства полу5 ченных образцов следующие: диэлектрическая проницаемость 788-1000; механическая добротность 66-76; коэффициент электромеханической связи

0,601-0,618; точка Кюри . Пример 2. Для получения 1 кг пьезокерамического материала состава, мас.%:

67,35 19,71 11,33 берут, г: РЬСОз808,5 (при С 83,3 мае Т1пд72г,,зз04|311,65 (при С 99,6 мас п.-Тч 1 о Q с/-- QQ П 12,3 (С 99,0 мас.%; 2,7 (С 99,4 мас.% 1.2 (С 100 мас.%) Последующие операции проводят по примеру 1. Электрофизические свойства полу ченных образцов следующие: glj/fo gi5-965, Q.. 73-74; Кр 0,605-0,612 Т , .360°С. Пример 3. Для получения 1 кг пьезокерамического материала состава, мас.%: берут, г: PbCOj 810,3 (,3 мас.% ГЪО) Т1д„2годО,311,7 (при С 99,6 мас.%; 11,1 (при С 99,0 мас.%) ОеОд- 2,5.(С 99,4 мас.%) MoOj 1,0 (С 100 мас.%) Последующие операции проводят по примеру 1. , Электрофизические свойства полученных образцов следующие: 896-918) Q. 71-76; Кр 0,603-0,608; Т . В таблице приведены сравнительные данные электрофизических свойств

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий РЪО, ZrO, . Tid . Mo О О Т л И 2 J чающийся тем, что, с целью повышения коэффициента электромеханической связи и точки , снижения диэлектрической проницаемости и механической добротности, он дополнительно содержит GeOjf при следующем соотношении компонентов, мае.%: 67,2-67,5 РЬО 19,65-19,71 ZrOj 11,30-11,35 TiO 1Д-1|4 Bi-Oj Mobj 0,10-0,15 0,25-0,3 GeO

1600-1970 900-1450 70 200

0,42 -0,54-0,55 290-305

1260-1300 1280-1320 1280-1320

1060

1080

Продолжение таблицы

5 1077868

Из данных таблицы видно, чтоЗначительное улучшение электроданный материал практически по всемфизических свойств предложенного маэлектрбфизическим параметрам превос- териала позволит повысить эффективходит и серийно выпyckkeмыe, и из-ность работы пьеэопреобразователей

вестные отечественные ма1:ериалы, а УЛЗ приемников цветного телепо сравнению с зарубежным обладает5 видения, а также расширить

более низкой диэлектрической прони область применения пьезокерацаемостью и температурой спекания.мики.