Способ повышения сегнетожестокости пьезоэлектрической керамики Советский патент 1980 года по МПК C04B35/00 

-Изобретение относится к пьезокерами- ческим материалам. Оно может быть использовано для попучйния пьезоматериалов с повышенней сегнетожесткостью и создания на их основе электромехани- ческах преобразователей, пр 1меняемых в фильтровой технике, ультразвуковых линиях задержки, пьезотрансформаторах и в других устройствах радиоэлектроники в которых целесообразно испсхпьзовать пьезокерамику с повышенной сегнетожест костью. Под сегнетожесткостью сегнетопьеао керамики понимают совокупность свойств, связанных с большей или меньшей податливостью доменных стенок электрическим и механическим воздействиям, С ростом сегнежесткости такие параметры, как диэлектрическая проницаемость /f тангенс угла диэлектрических потерь tod ук1еиь иаются, о механическая добротность Q(, скорость овукаУц- во-.растают. Исполь.чуд эти iiapnNr Tpbi, оценить c:f i-Hf:n-iw o(4 когп. иьгзомятериалов и характер ее изменения при воздействии различных факторов. Известен способ повышения сегнетожес.ткости свинедсодержащей пьезокераМИКИ вида РЬТЮ-PbZrO PbHO -Pb7r0 -pbB BlO .-33.Ъ3 1-е, Э 3. OH состоит в увеличении числа компонентов в системе за счет дополнительного .введения изоструктурного сложного окисла со 1 структурой типа перовскита W. Существенным недостатком этого способа является усложнение систем твердых растворов, что приводит к дополнительным расходам-химического сырья, затрудняет достижение высокой степени гомогенности в смесях твердых веществ, особенно, когда число их достигает 7-8. Кроме того, с увеличеЕшем числа компонентов мерность морфотропной фазовой области увеличивается (К - компонентная система обладает (К-1) морфотропной областью), что повыпает длитель- 3 .. HotTb дксперимента iio опрйделснию сое таВбвс оптимальными nnpaiyioT iaMH. Наиболее близким техническим pcine-нием к является способ новышения сегиетожесткости путем термообраб ки (обжига) в-восстановительной атмосфере 2... Однако этот способ, позвШяя повысит сегнетожесткость, не обеспечивает сущест венного улучшения температурной стабильности резонансной частоты. Цель изобретения - повышение сегнетожесткости без снижения коэффициента электромеханической связи и удельного объемного электрического сопротивления и улучшение температурной, стабильности резонансной частотьь Поставленная цепь достигается тем, что в способе повыше гия сегнетож сткос . пьезокерамической керамики на основе цирконата-титаната свинца путем термообработки ее в восстановительной атмосфере, термосйработку осуществляют на стадии отжига в йтмосфере, создаваемой введением в камеру для отжига графита из расчета 0,ОО1 г/см объема камеры, при 63О-79О°С в течение 1-1,5 ч. Предлагаемый способ повышения сегнетожесткости осуществляется следую- щим образом.... Спеченные сегнетокерамические образ цы с нанесеннь1ми на них электродами помещаются в керамическую трубку, заполненную воздухом. Одноврёмённ(р с исследуемыми образцами в трубку подаются изделия из графита. Труба гермети пески закрывается и нагревается. При высоках температурах графйтовью издели .-начйназйт реагировать с кислородом воздуха. В результате в трубке образуется атмосфера СО, в которой происходит восстановление исследуемых образцов. Режим отжига в вбсстановительной атмосфере: температура 630-790 С, про- / должительность вьщержки 1-1,5 ч, Предлагаемьй способ, позволяет повысить сегнетожесткость пьезоматериалов различной сложности как на основе сиеPbTfOj -PblrOтемы РЬТ;0„-РЪ7:гО„ так и на основе систем типа PbTiO -pbZrO„-Pb ь-PЬB А- . Синтез материалов осуществляют по обы ной керамической технологии в защитной атмосфере РЪО . Температура синтеза 7ОО-85О°С, продолжительность 4-1О ч Спекание образцов проводят методом гор чего прв5с Ь ваийя по следуюидему р температура 1О80-115О С, давление 0 4 0O кг/см , продолжительность выдг-ржи 40 мин. Электроды naiiocHT пжнганием еребряной пасты. ПриготоЕшгзнные таким бразом-сегнетокерамические образцы тжигают в восстановительной атмосфе(е О по описанной выше методике, .Данные по влиянию условий отжига на диэлектрическую проницаемость tg механическую добротность Q м i скорость звука, а также величину относительного изменения резонансной частоты Afr/f I;, в интервале 20-80°С, где fro - частота, измереннаяпри 20 С приведены в табл. 1. Поляризацию проводят в силиконовом масле при в течение 45 мин в поле напряженностью 35-40 КБ/СМ с последующим охла(шением под полем до . В табл. 2 приведены данные зависимости t СУ и E.JJ /fо от электрического поля, при различных условия:х отжига. Как видно из табл. 1 ,отжиг исследуемых материалов в атмосфере СО приводит к увеличению QH , , уменьшет.е. сегнетожесткость пьезоматериалов повышается. Важно, что при повышении сегнетожесткости Кр и РУ не понижаются. Повышений сегнетожесткости предложенным способом достигается без увеличения числа компонентов (изоструктурньгх либо не изоструктурньгс), т.е. без усложнения системы твердых растворов, что дает экономию химического сырья особенно в случае использования дорогостоящих химреактивов. Повьиление сегнетожесткости предложенным способом может ёыть осо бенно эффективным для жестких мнргокомпонентных систем твердых растворов типаРЬТЮ-РЬ7.гО-РЬе. гчй. av Р ,Vb -ft°A 5f в которых модифицированием уже зачастую нельзя добиться большего ужесточения. Иллюстрацией сказанному могут служить составы 3 и 7 табл. 1. Модифицирование состава 3 известным модификатором железом не приводит к повышению сегиетожесткости. Сегнетожесткость состава 7 уменьшается поскольку параметры (inoRbiщаются oVp С) понижаются. Однако при отжиге Состава 3 в восстановительной атмосфере наблюдается повышение сегнетожесткостиотносительно составов 4-6. Предложенный способ повышения, cei нетожесткоСти имеет преик уитеств) по .сравнению с йзвестт 1ми, т.к. он прост -

5 7260606

и позволяет бсп дополнительного ,повышения V . При этом К р и

нения системы твердых растворов добить- не ухудшаются, а температурная стася уменьшения диэлектрических bg cf ибильность резонансной частоты улучшаетмвханических потерь () уменьшения ся.

-:,,V - -

О

-М,:...

СО

00 v %v.. .4 :v . . ... : .;.r;%, Формула .изо&реТ я . и 3 о б p Способ Повышения сегнетожестксЗсти ..пьезоэлектрической керамики на основе Цйрконатаигитаната свинца путем терма-.обработки в -восстановительной атмосферЦ, отличающийся тем, что повышения сегнетожесткости без снижения коэффициента эЛектроме.Чанич срой связи и удельного объемного электрического сопротивления и улучше- ния температурной стабильности резонанс ной чйстОты, термооёработку 60 вляют на стадии отжига в атмос4)ере, которую создают введением в камеру для отжига графита из расчета 0,О01г/см: объема камеры, при 6,30--79ос в тече ние 1-1,5 ч. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 457319, кл. С 04 В 35/46, 1973. 2.Смажевская Е. П, Фельдман Н, Б. Пьезоэлектрическая керамика, СоветсКое радио, М., 1971,