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

О5 00 1 Изобретение относится к материалам, применяемым в радиоэлектронике, в частности для изготовления пьезокерамических фильтров, работающ гх на объемных и поверхностных акустических волнах. Для этой цели необходимы материалы, имеющие низкие значения диэлектрической проницаемости 5 высокую механическую добротность при сравнительно высоких значениях коэффициента электромеханической связи. Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата-титаната свинца PZT -6В (фирма Бернитрон, США) 1 J, Однако материал имеет сравнительно высокие значения механической добротности (1300). Известен также пьезоэлектрический керамический материал на основе цирКоната-титаната свинда,включающий добавки оксидов цинкаs висмута, марганца и германия (ZnO - 0,74 - 1,95; BijOj - 0,32 - 1,30; МпО - 0,74 1,95; GeO - 0,38 - 0,99), которъй отличается пониженными значениями (Диэлектрической проницаемости (240-330) и высокими значениями меха нической добротности (1450-2300) 2j Цель изобретения - удешевление материала при сохранении высоких зна чений механической добротности и низких - диэлектрической проницаемое , ти. Поставленная цель достигается тем -что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий цирконат-титйна свинца с добавками оксидов цинка. Висмута и марганца, дополнительно содержит оксид церия при следующем соотношении компонентов, мол. %: Оксид цинка 0,98-1,96 Оксид висмута 0,32-0,166 Оксид марганца 0,99-1,48 Оксид церия0,49-0,99 Цнрконат-титанат свинцаОстальное Оптимальное со етание характеристик материала имеет место при содержании цирконата свинца в цирконате титаната свинца, равном 60-72 мол.%. Пример 1. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол.% ZnO0,99 ,99 CeOj0,99 512.0 3, 0,32 Pb(ZrQ,Tie,,7l 7 Для приготовления 100 г материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов , г: РЬСО 80,53 24,87 7,94 0,25 0,27 0,53 0,48 готовят в шаровой или вибромельнице . Полученную шихту подвергают обжигу (в виде брикетов или порошка) при 900±20С в течение 2-3 ч. Прокалег ный материал измельчают в порошок с размером частиц не более 3-5 мкм, добавляют в качестве связки водный раствор поливинилового спирта и прессуют заготовки, например, в виде дисков при удельном давлении 1-1,5 т/см . Спрессованные заготовки помещают на керамические подложки из диоксида циркония (или оксида алюминия), накрывают такой же подложкой (образцы в таком виде можно поместить в никелевый пакет), затем помещают в печь и спекают при 1i80±30°C в течение 2-3 ч. Скорость подъема температуры составляет 150-200°/ч, охлаждение проводится вместе с печью. Спеченные изделия шлифуют до заданного размера, затем на них наносят электроды методом вжигання серебряной пасты при 780± 50°С в течении 15-30 мин. Поляризация изделий ос тцествляется в среде полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-5 при 100±20С в постоянном электрическом поле с напряженностью 3-4 кВ/мм. Свойства полученного материала, измеренные на дисках диаметром 10±1 мм и толщиной 1±0,005 мм, приведены в таблице. П р и м е р 2. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол.%: ZnO0,99 МпО,,0,99 Сео,0,99 Bi.O, ,.oTio,., Для приготовления 100 г материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентой 5 г ; ,27 Ce020,53 ,48 Дальнейшие операции аналог описанным в примере 1. П р и м е р 3. Пьезоэлектр керамический материал состава мол. %: ZnO0,99 ,99 Pb(Zro,4Tio, 100 г м Дпя приготовления ла указанндго состава готовят состоящую из следующих компон тов г: Дальнейшие операции аналоги описанным в примере 1, Примера. Пьезоэлектри керамический материал состава мол. %: ZnO1,96 Pb(Zr.o,tBTi 0,32)03 96,24 Для приготовления 100 г ма указанного состава готовят ших состоящую из следующим компоне тов , г: 80,53 25,24 7,70 0,50 0,27 0,26 0,48 Дальнейшие операции аналоги описанным в примере 1. П р и м е р 5. Пьезоэлектри керамический материал состава мол. %: ZnO МпОг СеО.; , 0,6 РЬ(2Го, 96,3 Для приготовления г ма ла указанного состава готовят состоящую из следующим компоне тов, г: РЬСОз80.53 Дальнейшие операции аналогичны санным в примере 1. Пример 6, Пьезоэлектрический амический материал состава, . %: ZnO0,99 Pb(Zrj 0,70 0, 100 г материаДля приготовления указанного состава готовят шихту, тоящую из следующим компонен, г: 80,53 РЬСО, 25,99 7,22 0,25 0,27 0,53 0,48 Дальнейшие операции аналогичны санным в примере 1. Пример 7, Пьезоэлектри 1еский амический материал состава, . %: 1,96 ZnO 0,99 MnOj 0,49 CeO Bi Оз 0,32 Pb(Zr Q7z 0, 96,24 л/ЮО г материаДля приготовления указанного состава готовят шихту, тоящую из следующих компонен, г: РЬСО, Дальнейшие операции аналогичны санным в примере 1. Пример 8. Пьеэоэлектрическш амический материал состава, , %: ZnO1,47 Pb(Zro,e7Ti4J3)0

S1

Для приготовления , 100 г матери ла указанного состава готовят пгихту состоягцую из следую т;1- м компонентов, г:

80,53

РЬСО 24,87

ZrOj 7,9А

TiO 0,38

ZnO 0,33

MnO 0,40

Се О 5

BijO 0,48

Дальнейшие операции аналогичны описанным в примере 1.

Свойства полученного по примерам 1-8 материала приведены в табли це .

Как видно из таблитхы, по своим основнь м характеристикам предлагаемый материал совпадает с известным, однако его стоимость существенно ниже из-за разницы в стоимостях оксидов германия и церия, которые равны соответственно 330 и 15-35 руб,

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий цирконаттитанат свинца с добавками оксидов цинка, висмута и марганца, отличающийся тем, что, с целью удешевления Материала при сохранении высоких значений механической добротности и низких диэлектрической проницаемости, он дополнительно содержит оксид церия при следующем соотношении компонентов, мол. %: 0,98-1,96 Оксид цинка 0,32-0,66 Оксид висмута 0,99-1,48 Оксид марганца 0,49-0,99 Оксид церия Цирконат-титанат Остальное свинца