Пьезоэлектрический керамическийМАТЕРиАл Советский патент 1981 года по МПК C04B35/495 

1

Изобретение относится.к радиотехнике и может использоваться при изготовлении пьезоэлементов для высокочувствительных широкополосных приемников звукового диапазона, для ультразвуковых резонансных излучателей.

Известны сегнетоэлектрические керамические материалы на основе твердых растворов ьчелочных ниобатов и танталатов со структурой перовскита. Сегнето- и пьезокерамика на основе щелочных ниобатов и тантгшатов со структурой перовскита характери.зуется как низкими (82-14), так и высокими значениями (2000-3000)-диэлектрической проницаемости в зависимости от состава, что определяет их применение или при высоких или при низких частотах соответственно, а также низкими (125-690) и высокими значениями механической добротности (1000-2000) в зависимости от состава, что также определяет разную область применения этих материалов. Керамика на основе щелочных ниобатов танталатов, как правило, характеризуется высокими диэлектрическими потерями (tgcfoT 0,007 дЬ. 0,045) . Пьезосвойства у пьезокерамики на основе твердых растворов щелочных ниобатов и танталатов сравнительно невысокие и сильно меняются в зависимости от состава свойства (пь омодуль d3-f меняется от 8,56 ЮтСп/Н до 17,00-10 ТСл/Н, коэффициент электромеханической связи - от 0,07 до 0,56) i и 2.

Основным недостатком выше рассмотренных материалов является высокая температура спекания керамики (1000-1380С), что вызывает улетучивание щелочных металлов, обуславливающее плохую воспроизводимость электрофизическИх характеристик.

Наиболее близок к предлагаемому керамический пьезоэлектрический материал на основе ниобата лития-натрия с наиболее низкой температурой спекания р.

ГТьезокёрамический материал на основе твердых растворов этой области

системы синтезирует при 800-850 0. Второй обжиг проводят при 850-1070 С. Спекание осуществляют методом горячего прессования при давлании 200 кг/см 40 мин. Материалы имеют

следующие физические характеристики;

Точка Кюри Т,С Относительная .диэлектрическая проницаемость,

Коэффициент электромеханической связи Кр Механическая добротность,Q

Указанная пьезокерамика имеет сравнительно высокую температуру спекания, которую не удалось снизить даже с применением давления, малые змачения коэффициента электромеханической связи, отсутствуют данные о величинах пьезомодулей.

Цель изобретения - снижение температуры обжига и увеличение коэффит циента электромеханической связи.

Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий и , дополнительно содержит и следующем соотношении компонентов , мае.%:

Nb2.05- 66,1-71,3

Li2.00,1-0,7

23,4-25,2

Та2%.3,3-9,9

Оксиды лития и калия вводят в шихту в виде безводных карбонатов. Шихту размалывают в мельнице с агатовой или корундовой футеровкой и с такими

же шарами в среде абсолютного спирта.

После высушивания при 200-250°С материал подвергают первому обжигу в порошкообразном состоянии при 750-800с 4 ч, затем измельчают до J прохождения через сито 10000 отв./см,после чего прессуют заготовки размером мм под давлением 1000 кг/см . Вторичный обжиг производят при 800-850С в течение 1 ч.

0 Электроды наносят напылением алюминия в вакууме. Поляризацию образцов проводят всиликоновом масле при и напряженностью поля 1540 кВ/см 8 ч с охлаждением под полем

5 2ч. Измерения производят через 1 сут.

По предлагаемой технологии готовят три состава керамического материала.

Составы пьезоэлектрического кераQ мического материала и их свойства

представлены в табл. 1 и 2. ,

Таблица 1

Таблица

Рассматриваемая область твердых растворов в системе L i О - - NbnOj. - позволяет получить плотную керамику с низким водопоглощением, малыми значениями диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и механической добротности, высокой точкой Кюри сравнительно высокими пьеэосвойствами при более низких температурах обжига.

Формула изобретения Пьезоэлектрический керамический

5 материал, включающий и L i, О , отличающийся тем, что, с целью снижения температуры обжига и повышения коэффициента электромеханической связи, он дополнительно

О

содержит

и Та„0. при следующем соотношении компонентов, мае.%:

.

66,1-71,3

0,1-0,7 К 2.0

23,4-25,2

3,3-9,9

5 5833835 Источники и {фОрмации, принятые во внимание при экспертизе№ 1. Патент США № 2976246, кл, 252-629, опублик. 1961. -№ 6 2, Авторскоесвидетельство СССР 587129, кл. С04 В 35/00, 1973. 3, Авторскоесвидетельство СССР 591435, кл. С04 В 35/00, 1976.,