Способ обжига изделий пьезоэлектрической керамики Советский патент 1985 года по МПК C04B35/64 

ср

00

о

4

со Изобретение относится к технологи ческому процессу спекания изделий из керамики, в частности к спеканию изд ЛИЙ сложной формы из цирконата-титана свинца, не подлежащих механическо обработке, содержащих свинец или другие летучие при высоких температу рах вещества. Цель изобретения - повышение меха нической прочности.и. исключение меха нической обработки. . Сцекание заготовки по предлагаемо му способу производят в следующей последовательности. Заготовку (пакет заготовок) обора чивают перед спеканием в алюминиевую фольгу (в два или более слоев), затем передвигают, подвергая действию сначала большого положительного гра диента температуры, при этом происходит быстрое окисление алюминиевой фольги, которая в дальнейшем станови ся экраном дл летучих компонент пье зокерамики и вьщерживает температуры спекания. Пьезокерамическая заготовка до те пературы спекания представляет собо совокупность отдельных частичек пьезоматериалов, связанных адгезионными силами после формирования, и может до спекания выдерживать большой градиент температуры. Когда заготовка достигает температур спекания,происодит последовательное спекание заготовки с вытеснением газообразной фазы вдоль максимального градиента температуры. Зона максимальной температуры проходит вдоль заготовки (пакета заготовок). После этого заготовку (пакет заготовок перемещают через зону заданного отрицательного градиента температуры. В результате этого действия прекращается рост зерен, и уменьшается вылет летучих компонент керамики. Дополнительно исключаются термические удары, в результате которых спеченная керамика легко разрушается. Способ спекания пьезокерамических заготовок осуществлялся следующим образом. Заготовку, например, в виде цилиндра (j) 10 мм из пьезокерамики ЦТС-83Г оборачивают в 3-4 слоя алюминиевдй фольги марки А-5, толщиной 0, мм и помещают в подBecKv, изготовленную из никелевой 32 проволоки. Подвеску с заготовкой перемещают в канале печи, в которой создано необходимое температурное поле. Параметры температурного + поля: положительный градиент -- переднего фронта, отрицательный градиент V::; 3-аднего фронта и температура спекания Т,, задаются нагревательными элементами, встроенными в канал печи. Данные приведены в Лх дх табл.1 и 2. . Скорость V передвижения заготовки задается механизмом передвижения подвески и ее значения приведены в табл.I. В табл.1 позициями 1-15 обозначейТны режимы V и - . Д X . в табл.2 приведены значения механической прочности пьезокерамики на растяжение dp для различных -. IД л при одном из возможных режимов V All Лх Механическую прочность на растяжение (jp измеряют методом вклейки на образцах без видимых поверхностных трещин. При наличии дефектов образцы бракуют по внешнему .виду (в табл.2 это обозначено прочерком. Сравнительный анализ данных по dp позволяет сделать следукмцие выводу. Для пьезокерамики ЦТС-83 Г оптимальным режимом спекания является: Y 2,5 мм/мин; 200 с/см; : 50 jj. -- с/см при Ten 080 СДиапазон значений М , и -- выбран исходя из значений dp и электрофизических параметров керамики. Для ,2 мм/мин (позиции 1-3} и для мм/мин (позиции 13-15) сегнетокерамика получается либо перепеченной, либо недопеченой, что приводит как к низким электрофизичесКИМ параметрам 1-3, так и низким значениям dp 13-15. Диапазон J Jp и-о. Диапазон выбран аналогичным образом, увели 220°с/см .приводит к значительному росту зерен, вылету свинца и, как следствие, к ухудшению прочностных и электрофизических свойств.Таким образом, граничные значения параметров режима спекания Л ГР т 4 Т. составляют: V л,х Лх 0,2.20 мм/мин, -- 30-200 с/с Лх AL. 30-100 с/см. Для пьезокерамик, отличных от ЦТС-83Г, температура спекания обычно лежит в пределах 1000-1300 0, поэтому диапазон режима спекания не изменяется, возможно уточнение оптимального режима в .указанных пределах. Контролируемые электрофизические характеристики: диэлектрическая проницаемость , пьезомодуль об д, тангенс угла диэлектрических потерь ifS, соответствует параметрам, указа ным в ТУ 0306 для ЦТС-83Г. Значение dp для керамики ЦТС-83Г, спеченной по известному способу спекания, составляет (Jp 242 кг/см, что по сравнению с предлагаемым способом спекания меньше на 20%. Изделия, спеченные по известному способу, требуют механической обработки для устранения .обедненного поверхностного слоя, который снижает механические и электрофизические характеристики пьезоэлементов. Изделия сложной формы, которые принципиально не подлежат механической обработке, могут быть получены только по предлагаемому способу обжига. Применение предлагаемого способа I спекания в промьшшенности позволяет полностью отказаться от дополнительной механической обработки изделий, что приводит к экономии сырья, энергии и трудозатр:ат, снижает себестоимость продукции. Т а б л и ц а 1

СПОСОБ ОБЖИГА ИЗДЕЛИЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ сложной конфигурации путем их непрерьтного перемещения через зону обжига со скоростью 0,2-20 мм/мин при одновременном действии положительного градиента температуры 30-220 С/см и охлаждения, отличающийся тем,. что, с целью повышения механической прочности и исключения механической обработки, перед обжигом заготовки оборачивают алюминиевой фольгой, а охлаждение осуществляют при воздействии отрицательного градиента темпера,туры ЗО-ЮО С/см.

1

2 3

Таблица2

Партии пьезоэлементов, электрофизические характеристики которьк удовлетворяют .требованиям (ТУ 0306), - . .

Продолжение та бл.2