Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1992 года по МПК C04B35/00 C04B35/49 

Изобретение относится к области физического материаловедения и может быть использовано в электронной технике при изготовлении пьезоэлектрических преобразователей-приемников акустических колебаний, вибраций, быстропеременных давлений.

Известен пьезоэлектрический керамический материал, представляющий собой поликристаллический твердый раствор OJPbZrOs + O.SKo.sBio.sTiOs, характеризующийся высокими значениями пьезомодулей (d33 (100-200) Кл/Н, dsi (20-50) Кл/Н). Однако он имеет малую удельную пьезочувствительность (с зз/Vess/eo (3,24- 4,32) Кл/Н) и относительно небольшую анизотропию пьезомодулей (dss/dsi 3-4).

Наиболее близким к предлагаемому материалу является материал, представляющий собой поликристаллический твердый раствор, - (0,ЗКо,.5ТЮз + OJBbZrOs) + + 0,7РЬТЮз. Он имеет высокие значения пьезоэлектрических характеристик (dsi Кл/Н; d33 ЮО-10 12 Кл/НД

Недостатками известного материала являются небольшое значение пьезочувст- вительности (dss/Vefo/Co 7,25) и малая анизотропия пьезомодулей (dss/dsi 2).

Цель изобретения - повышение анизотропии пьезомодулей и удельной пьезочувст- вительности.

Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий Ko.sBio.sTiOs, PbZrOs, РЬТЮз, дополнительно содержит PbNb2/3Zni/303 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

PbZrOs34,932-46.110

РЬТЮз30,536-40,344

Ко.5В1о,5ТЮз9,505-12,546

PbNb2/3Zm/303 1,000-25,000 Синтез составов осуществляется по обычной керамической технологии в две стадии. В качестве исходных компонентов используют следующие реактивы: РЬО ч.д.а.; Т1О2 ч.д.а.; Zr02 ч.д.а.; хч; КгСОз ч; МЬ20б ч.д.а.; ZnO ч.д.а. Температура синтеза составляет 900°С, продолжительность синXIСО

VI

о

теза 3 ч. Спекание образцов производят при температуре 1220°С в течение 1 ч. Скорость подъема температуры не более 200°С в час. Охлаждение производят в режиме выключенной печи до комнатной температуры.

Металлизацию образцов производят путем вжигания скипидарной серебряной пасты при температуре 800°С в течение 30 мин.

Поляризацию образцов проводят в пол- исилоксановой жидкости при температуре 140°С и напряженности электрического поля 1,6 кВ/см. Охлаждение образцов до комнатной температуры ведут под полем.

Измерения диэлектрических и пьезоэ- лектрических параметров полученного материала производят через 24 ч после поляризации на образцах в форме диска диаметром 10 мм и толщиной 1 мм.

В таблице приведены составы предла- гаемого пьезоэлектрического материала, а также состав материала, взятого за прототип (пример 1), и основные их электрофизические свойства.

Как видно из таблицы, предлагаемые пьезокерамические составы в примерах 3-8 с добавкой PbNba/sZni/sOs в количествах от 1,0 до 25,0 мае. % обладают более высокими значениями анизотропии пьезомодулей (das/dai 4.2-6.5). удельной пьезочувстви- тельности (d33/VЈ33/Јo (7,33-8,12) Кл/Н) при сохранении высоких пьезоэлект

рических характеристик (d3i (26-47) х

(146-200). 10 1Z Кл/Н;

х 1012 Кл/Н); озз

(kfam/tg (5) 0,810-1,948).

По сочетанию параметров состав по примеру 5 является наиболее эффективным: d3i - Кл/Н; d33 - 169-10 12 Кл/Н; d33/d3i 6,5; daa/Vfb/fio 8,12 Кл/Н; kfQm/tg б - 1,03 Тк 360°С.

Полученные материалы имеют высокое значение удельного электрического сопротивления (р (1,51 -3,77) Ом/см), низкие значения тангенса угла диэлектрических потерь (tg 6 6,,99 ) и большую механическую добротность (Qm 142,5-295,5).

Полученные материалы могут быть использованы в электронной технике в качестве высокоэффективных электромеханический преобразователей-приемников. Формула изобретения Пьезоэлектрический керамический материал, содержащий PbZnOs, РЬТЮз и Ko.sBio.sTiOs, отличающийся тем, что, с целью повышения анизотропии пьезомодулей и удельной пьезочувствительности, он дополнительло содержит PbNb2/3Zni/s03 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

PbZrOs34,932-46,110

РЬТЮз30,563-40,344

Ko.sBio.sTiOs9,505-12,546

PbNb2/3Zm/30s 1,000-25,000

Использование: электронная техника, изготовления пьезоэлектрических преобразователей. Сущность изобретения: пьезоэлектрический керамический материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: 34,932-46,110 PbZrOs; 30,563-40,344 РЬТЮз; 9,505-12,546 Ко,5 Bio.sTIOs; 1,000-25,000 PbNb2/3 Zm/зОз. 1 табл.