Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1982 года по МПК C04B35/462 

(5) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

1

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано для создания электроакустических преоб-т разователей

Известны 3 и -компонентные системы на основе твердых растворов, включающие PbTiOj, PbZrO и один или два других компонента, напри.мер Pb(,Coi;3 )0з РЬ(,)Оз Ги,.или Pb( НЦ|(1 )0з и. Pb(Wi|,j, Мд,,)0з 2. Составы этих систем, принадлежа-щие морфотропной области, имеют слепараметру 922 дующие

4850, Кр 0, -0,633, d3i (126 - )-10-f Кл., qr (3,7 - 9,2)-10- В.м-Н- TK (15.0 - 23)С.

HeKOTopbie составы этих систем имеют высокие значения диэлектричес-кой проницаемости ( 25бЗ

4850). Однако значения коэффициента электромеханической связи при этом низкие Кр 0,5 0,5б2 , что приводит к недостаточно высоким значениям пьезомодуля (d (170 247)-10-i КЛН-) и пьезоэлектрического коэффициента напряжения ( (5.7 - 7,5)-10- В-м.Н-), которые не удовлетворяют современным требованиям к пьезоматериалам

to для электроакустических преобразователей (микрофоны, гидрофоны,и т-д.) .

Наиболее близок к предлагаемому пьезоэлектрический керамический ма15териал, ГЗ, содержащий PbTiO, PbZrOs, .i, и PbWi/iCd-,f2.aa при следующем соотношении, Monks: РЬТ1рз37.,0

PbZrO,35,,9

20

PbW /riNH,2. 03 - 5,«-13,0 . . Oj 4,1-11,0 Составы этой системы имеют при диэлектрической проницаемости

€33 1686 - 3577 следующие 3на чения: Кр 0,523 - 0,633; dj (139 - 195)00- Кл-Н-Ч и д (6,2 - 9,2) В.м.Н-, что также не обеспечивает требуемых характеристик электроакустических преобразователей.

Цель изобретения - повышение коэффициента электромеханической связи, пьезоэлектрического модуля и пьезоэлектрического коэффициента напряжения.

Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий PbTiO PbZrO, Pb( . )0з дополнительно содержит Pb(W(2 Cd-( )0j при следующем соотношении компонентов, молД:

РЬТ50з37,,5

PbZrOi,38,7.7-45,3

РЬ( Nii/ )0з 1,88-13,02

Pb( , )0э 2,,

Синтез составов предлагаемого

пьезокерамического материала осу-

39+2б4

ществлялся по обычной керамической технологии. Температура синтеза t-l 750°С и t,. 800°С, продолжительность - 4 и 5 ч соответственно. 5 Спекание образцов проводят методом горячего прессования по следующему режиму: температура 170°С, давление 19,6 МПа, время выдержки 40 мин. Поляризацию образцов прово0 дят в полиэтиленсилоксановой жидкости ПЭС-5 при в течение 25 мин в поле-напряженностью 3,6-4,4 с последующим охлаждением под полем до в течение 20 мин. Измерение электрофизических параметров проводят через 24 ч после поляризации.

Результаты измерения 6 /g. тангенса угла диэлектрических потерь tgcA, удельного объемного сопротивления PV, Rp, dj-i, g, механической добротности QM, точки Кюри Тк, скорости звука Vn приведены в таблице.

.- cv)

03

«TV

O

Как видно из таблицы составы, принадлежащие морфотропной области 1,2,5, 11 и12 , имеют значения коэффициента электромеханической связи, пьезомодуля и пьезочувствительности: Кр 0,583 - 0,692; d3i (159 - 278) Кл-И-; 92, (7,6 - 10,8)-10 e-м-Н-при диэлектрической проницаемости

2020 - 3330. Расширение инI

тервала концентрации PbTiOg или

PbZrO сверх указанного интервала приводит к снижению пьезочувствительности.

Лучшие составы 1, 5 и 11 имеют высокие значения Кр 0,681 - 0,692, dg. (232 - 278)-10- Кл-Н-

- Л-1 - . - I f - ,,,.,,у

д, (9.3 - 10,8)-10- B-MH-i,

что

ъпозволяет увеличить чувствительность приемных электроакустических преобразователей и уменьшить их габариты.

Кроме того, предлагаемый пьезокерамический материал спекается при олее низких температурах Tcq - 1170с по сравнению с известными Теп 1080 - , что елает его более технологичным и

экономически выгодным для промышленного пройз-водства.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический керамический материал, включающий ,РЬ ZrO и Pb(W/( N. )0j, отличающий с я тем, что, с целью повышения коэффициента электромеханической связи, пьезоэлектрического модуля и пьезоэлектрического коэффициента напряжения, он дополнительно содержит Pb( Cd-j/r) Оз при следую-щем соотношении компонентов, молД:

PbTiOj37,5-,5

38,,3

PbZrOa

Pb(,Q)0 i,88-13,02

Pb()Oi 2,8 -7vt

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № , кл. С 04 В 35/46, 197.