Способ изготовления пьезоэлектрической керамики Советский патент 1982 года по МПК C04B41/82 C04B35/49 

(5) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭПЕКТРИЧЕСКОП КЕРАМИКИ

- Изобретение относится к изготовл нию пьезоэлектрических элементов с пониженной плотностью, пониженным значением скорости звука и высокой механической прочностью. MaeecTetH способ изготовления пьезоэлектрической керамики, включающий прессование изделий из исход ного порошка с последующим обжигом t Однако керамика, полученная таким методом, имеет высокое значение скорости звука. Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления пьезоэлектрической керамики, путем смаие нйя исходного порошка с выгорающей добавкой (нефтяной уголь, нафталин или эмульсия мыльного корня) , прессования заготовок, обжига нанесения электродов и полярйзацииС2. Однако в результате выгора 1Я (испарения) органического вещества получается пористая керамика, котооая характеризуется низкой меха нической прочностью по сравнению с монолитной пьезокерамикой, что не позволяет использовать ее для изделий специального назначения. Целью изобретения является повышение механической прочности и снижение скорости звука при сохранении электрофизических параметров керамики. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пьезоэлектрической керамики путем смещения исходного порошка с выгорающей добавкой, прессования заготовок, обжига нанесения электродов и поляризации, заготовки после обжига пропитывают в автоклаве жидким органическим компаундом, который затем полимеризуют при 50-20П С. Способ осуществляют следующим образом. ., После проведения рекристаллизации пьезокерамического порошка путем прокалки синтезированного порошка при ПОО-1200 С (в зависимост от марки материала) дробят спек на щековой дробилке, проводят помол дробленого опека в вибромельнице до числового значения поверхности 3000-4000 cif/r. Затем вводят в порошок выгорающую добавку в виде раствора нафталина или поливинилового спирта, массу подсушивают на воздухе в течение 2k ч, после усреднения и гранулирования пресс-порошка путем трехразового просеивания через сетку со стороной ячейки 1 мм, прессуют заготовки. Обжиг заготовок проводят при 1150-1250 С. В результате выгорания (улетучивани связки получается пористая керамика с мелкими сквозными порами (поры со динены между собой каналами по всему объему). Заготовки шлифуют в размер, проводят заполнение пор упрочняющим органическим жидким компаундом, имеющим хорошую адгезию с керамикой и металлом (например эпоксидной смолой № 5 с отвердителе - малеиновым ангидридон, полисти ролом , капроном или полиаминохиназо лоном) в автоклаве следующим образом. Сначала загружают емкости авто клава органическим компаундом, зате вводят туда приспособления для погружения керамических заготовок, осуществляют вакуумирование керамики и нагревают компаунд до 100 С /(в случае применения эпоксидной смо лы) , в случае использования полиами хинозолона нагрев исключается. Погружают керамические заготовки в жидкий компаунд. Заполнение пор компаундом .в автоклаве проводят с подачей избыточного давления воздуха 3 атм. «Заготовки остужают под давлением до }Q-kQC, снимают давление в автоклаве и извлекают заготовки из автоклава, после чего избыток компаунда снимают ацетоном. Полимеризацию компаунда проводят при 150 200 с. 3 случае применения в качестве компаунда полиаминохинозолона необходимо нагревание до 45+5С после каждого раза окунания предварительно отвакуумированных заготовок с целью испарения растворителя компаунда - ацетона. Степень заполнения пор полимером - компаундом определяется числом окунаний заготовок в компаунд. Полимеризация полиаминохинозолона, находящегося в порах и обволакивающего поверхность заготовок, происходит в интервале 50 200 С. Скорость процесса полимеризации находится в прямой зависимости от заданной температуры, В результате полимеризации органического вещества по всему объему пористой керамики образуется твердый каркас, который армирует керамику и упрочняет изделие. Далее вводится операция шлифования под электрод с целью снятия обволакивающего слоя компаунда., Нанесение электродов на керамику возможно до заполнения пор компаундом, в случае вжигания серебра и после заполнения пор компаундом, в случае химического никелирования или напыления электродов в вакууме. Поляризация пористой керамики, заполненной компаундом, произвЬдится по обычной технологии, принятой в пьезокерамическом производстве при повьниенном напряжении. Изготовленные по предлагаемому методу пьезокерамические элементы 28х 1 23x10 и 20x2 из материала ЦТС имеют следующие параметры: Объемная плотность 5V,r/cM5,8 Диэлектрическая проницаемость .jj1000 ij Пьезомодуль , К/Н 105,10 Скорость звука Vi, м/с 2500 Диэлектрические потери в слабом поле . 4),006 В сильном поле при Е 2 кВ/см -Ц 0,015 Предел прочности при растяжении G кг/см 330 Преимуществом способа с применением компаунда является повышение значения прочности при растяжении Jp до 350 кг/см (протир SP .70 кг/см для пористой керамики без применения компаунда), преимущество в значении плотности Г/СМ ПРОТИВ fly, 7,6 г/см® для беспористой керамики, одновременно наблюдается понижение значения скорости звука V 2500 м/с й ЗОО м/с для беспористой керамики на примере ЦТС тБС-2, сохра„„„ ри этом значение dbi10540 К/Н относительно высоким, 1000. Формула изобретения Способ изготовления пьезоэлектриеской керамики путем смещения исход5 9127Т44

ного порошка с выгорающей добавкоСГ,Источники инфop 4aции,

обжига, нанесения электродов и поля- принятые во внимамие при экспертизе ризации «отличающийся

тем, что, с целью повышения мехами-1. Авторское свидетельство CCCf

ческой прочности и снижения скорости$ (Г Э72б7, кл. С 01 В 35/00.

звука при сохранении электрофизичес-1975.

ких параметров керамики, заготовки

после обжига пропитывают в автокла-2. Пьезе- и сегметоматериалы и их

ве жидким органическим компаундом,применение РОТО Московского дома

который затем полимеризуют при тем- КТП им. it.Э.Дзержинского, 1972,

пературе 50-200 С.с. 57.