Шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала Советский патент 1981 года по МПК C04B35/495 H01L41/187 

(54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КЕРАМИЧЕСКС О МАТЕРИАЛА Изобретение относится к технической физике, в частности к технологии п оизводства сегиетопьезокерамичесхи материгшов, и может быть i спользовано для создания .новых высокоэффектив ных пьезоэлементов, применяегвлс в вы сокочастотных функциональных устройствах, например акселерометрах и моночастотных резонаторах. Пьезоэлементы подобного рода долж ны обладать высокими скоростями звука (Vf) , достаточно высокими значениями отношения толщинногокоэффициента электр 1еханической связи к пло костному (), причем желательна при этом и их технологичность низкие температуры спекания, обеспечивакяцая мелкозернистость материала и его при этом высокую механическую прочность. По сочетанию параметров наиболее перспективньви1и для использования в указанных областях являются материалы на основе твердого раствора ниоба та натрия-лития 1. Эти материалы, полученные по обыч ной керамической технологии (спекани ем) имеют высокие значения температу ры спекания ( порядка 11801350 С) , крупнозернисты (средний раз мер кристаллов (1) 50-70 мкм) , пористы, что значительно ухудшает их .электрофизические параметры. Введение модификаторов в систему Na, LiNbO-, например КОз, способствует улучшению пьезоэлектрических параметров, однако температуры спекания, размер кристаллов остаются высокими {2}. К тому же следует отметить, что практически все известные ниобатные материалы хрупки вследствие развития в них деструкционных эффектов термического происхождения. Наиболее близким к предлагаемому является шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала, содержащая 80,63-85,39 мол.% ЫаЫЬОэ, 11,52-12,20 % LfNbO и 2,417,85% иатрийборосиликатного-стекла, причем последнее имеет следующий состав, мол.%: 20,3; 9,4; SiOj, 29,2; .WO 20,3; Al.0 0,5 и 20,3 % 3. Материал готовят из указанной шихты методом горячего прессования при относительно низких температурах (порядка lp40-1060c) ,он характеризуется относительно низкими значениями отношения толщинного коэФфициента электромеханической связи к плоскостному (2,13-2,53), высокими значениями скорости звука (6,685,8010м/с), однако средний размер кристаллитов в нем еще недостаточно мал (7,6-20,6 мкм), а механическая прочность недостаточно велика (386497 кг/см). Цель изобретения - уменьшение среднего размера кристаллов в материале и повышение его механической прочности при сохранении пьезоэлектрических характеристик. Поставленная цель достигается за счет того, что шихта для изготов ления пьезоэлектрического керамичес кого материала на основе твердого раствора ниобата, натрия-лития, содержащая ниобаты натрия лития и нат рийборосиликатное стекло, дополните но содержит окись вольфрама при сле дующем соотношении компонентов. мол.%: 79,64-84,22 Ниобат натрия 11,38-12,03 Ниобат лития Натрийбороси0,95-6,37 ликатное стекло Окись вольфрама 2,64-2,79, причем натрийборосиликатное стекло имеет следующий состав, мол.%: Материал из данной шихты готовят следующим образом. Навески оксидов для стекла смешивают и варят стекло при 1250С в течение часа. После быстрого охлаждения стекло измельчают и смешивают с ниобатным материалом, прошедшим термообработку при 850°С, после чего шихту подвергают горячему прессованию при давлении 200 кг/см в течение 40 мин при 10201070°С. Поляризацию образцов с вожженными серебрянными электродами проводят в силиконовом масле при 140с в течение 45 мин в поле напряженностью 2,5-3,5 кВ/мм с последующим охлаждением под полем до 90с. В таблице приведены характеристики материалов, полученные при измерениях, проведенных через 24 ч после поляризации.

Получение мелкозернистой керамик с высокой механической прочностью позволяет изготовить из нее очень тонкие пьезодатчики, эксплуатационный интервал которьлх выше, чем у датчиков, изготовленных из известно материала, кроме того, уменьшение среднего размера кристаллов приводи к торможению деструкционных дефекто свойственных ниобатным материалам.

Формула изобретения

NajO.19,9

NbjO,24,9

SiOj,9,95

,40

AljOj4,95

S,024,9 але и повышения его механической прочности при сохранении значений пьезоэлектрических характеристик, она дополнительно содержит окись вольфрама при следующем соотношении компонентов, мол,%: 79,64-84,22 Ниобат натрия 11,38-12,03 Ниобат лития Натрийбороси0,95-6,37 ликатное стекло Окись вольфрама 2,64-2,79 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , uj..rrrs:;;sK.67. 2, Авторской свидетельство СССЬ 587129, кл. С 04 В 35/00, 1976. 3. Авторское свидетельстго СССР ;;.sr,s