Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1982 года по МПК C04B35/49 

(5) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ

1

Изобретение относится к материалам, применяемым в радиоэлектронике

Известны пьезоэлектрические керамические материалы на основе цирконата-титаната свинца с добавками, которые имеют высокие значения диэлектрической проницаемости и коэффициента электромеханической связи 1 .

Однако данные материалы имеют довольно высокие значения тангенса угла диэлектрических потерь (0,02 О,035),.что снижает эффективность их использования.

Наиболее близок к предлагаемому пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата-титаната свинца или цирконата-титаната свинца с частичным замещением свинца щелочеземельными элементами, содержащий добавки 1-2,5 оксида висмута, 0,65-1,7% оксида вольфрама и 0,25-0,65 оксида трехвалентного МАТЕРИАЛ

элемента и имеющий высокие электрофизические характеристик 12.

Недостатком указанного материала являются достаточно высокие диэлектрические потери особенно в сильных электрических полях ;tgcf 0,018 - 0,040 в слабом поле и tgсЛ 0,60 - 0,10 при 1 кВ/см).

Цель изобретения - снижение диэлектрических потерь в сильных электрических полях.

Поставленная цель достигается тем, что пьезокерамический материал на основе цирконата-титаната свинца или цирконата-титаната свинца Счастичным замещением свинца щелочноземельными элементами содержит по крайней мере один из группы сложных сегнетоэлектриков (BaSi)(MgNb)O ; 20 (SrBi)(MgNb)Ob; (PbBi)(MgNb) 0 при следующем соотношении компонентов, мол. %:

Цирконат-TkfraHaT

свинца или цирконаттитанат свинца с частотным замещением свинца щелочноземельными элементами90-95 Сложный сегнетоэлектрик5-10При этом содержание иирконата в цирконате-титанате свинца или цирконате-титанате свинца с частичным замещением до 10 атД свинца щелочноземельными элементами составляет 49 - 53 мол-. %.

В результате получается материал с высокими электрофизическими параметрами (6 1500 - 2700, Кр 0,50 - 0,б2 и пониженными диэлекрическими потерями tgc/ 0,007 0,016 в слабом поле и tg с/ 0,021 0,0 при Е 1 кВ/см).

Пример. Пвезокерамический материа состава, мол.:

Pb(Zr(,,jiTio 49 )0з90

(BaBi)(MgNb)Ob10

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов: РЬСОз73,95

ZrO,17,39

Т 10(2.10,84

ВаСОз6,07

,16

МдСОз,2,59

Nb jp34,09

готовят в шаровой или вибромельнице. Полученную шихту обжигают в виде брикетов или порошка при 900 - 950°С в течение 3 ч. Прокаленный материал измельчают в порошок с размером частиц не более 3, добавляют в качестве связки водный раствор поливинилового спиртаи пресуют заготовки, например,- в виде дисков при удельном давлении 1,0 1,5 т/см. Спрессованные заготовки помещают на керамические подложки из диоксида циркония ( или оксида алюминия) , затем в никелевый пакет засыпают засыпкой, состоящей из прокаленной смеси РЬО + . Закрытый никелевый помещают в печь и спекают образец при 1230 - в течение 2-3 ч. СКОРОСТЬ подъема температуры составляет 200 - 300°С/ охлаждение проводится вместе с печью. Спеченные изделия щлифуют до заданных размеров, затем на них наносят электроды методом вжигания серебряной пасты прк 780150 -С в течение 15 30 мин. Поляризация изделии осуществляется в поликсилоксановой жидкости ПЭС-5 при 100°С в постоянном электрическом поле напряженностью 3-4 кО/см.

Пример 2. ПьезокерамиЧеский

материал состава, мол.:

Pb(Zro,44Tio.5l)0395

(PbBi) (MgNb)Of,5

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов: PbCOj82,17

,63

TiO(2:11,90

5 В,20э3,58

МдСОз1,30

.2,04

Далее процесс ведут аналогично примеру 1 .

0 ПримерЗ. Пьезокерамический материал состава, мол. %:

(Р Ьод( ) {Z i(,48)J3 - 95 {BaBi)(MgNb)b5

Для приготовления материала ука5 занного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов: РЬСОз70,26

SrCO,

4,31

18,71

TiOq

n ,20

ВаСОз,

3,03

BicLOi

3,58

MgCOi

1,30

2,04

Дальнейшие операции аналогичны, описанным в примере 1.

П р и м е р 4. Пьезокерамический материал состава, мол.%:

Pb(Zro,gTiQ5)03 95 0 (SrBi) (MgNb)Ob 5

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов: РЬСОз82,17

ZrOo.17,6:J

TiOii11,90

SrCOo,2,27

BiaOjД,58

o 1,30

MgCOo, 2,04

° Дальнейшие операции аналогичны, описанным в примере 1.

П р и м е р 5. Пьезокерамический материал состава, мол.:

Pb(Zro,4qTi(,,5l)0393

5 {SrBi)(MgNb)067

Для приготовления материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов:

РЬСОз

ZrOi

TiOri

SrCO,,

В1(0з

МдСОз

Nb,05

Дальнейшие операции

описанным в примере1.

П р и м е р 6 известный , Пьезокерамический материал состава. молД

В1,2.0з1 ,25 5 WOi 0,67 ЦТС 98,08 Свойстваматериала, полученного по примерам1 6, на дисках диаметром 1Ot1 мми толщиной 110,005 мм, О приведены втаблице.

Свойства

tgcA 0,ОА при

Предлагаемый материал пр уровню свойств превышает материал ЦТС-19) близок к зарубежному PZT-5, однако заметно превышает указанное- материалы по величине тангенса угла диэлектрических потерь в слабом и сильном электрическом .поле. Это позволяет повысить эффективность аппаратуры при повышенном уровне возбуждения с использованием керамики из предлагаемого материала.

Формула изобретения

Материал по примеру

с целью снижения диэлектрических потерь в сильных электрических пол лях, он дополнительно содержит сложный сегнетоэлектрик из группы (BaBI)(MgNb) (SrBi)(МдМЬ)Об; (PbBi) (MgNb)0(, при следующем соотношении компонентов, мол.%: Циркотан-титанат свинца или цирконаттитанат свинца с частичным замещением свинца щелочноземельными элементами90-95Сложный сегнетоэле1 трик из группы (BaBl)(MgNb)Ofe, (SrBi)(MgN|)o;, (PbBi)(MgNb)06 5-10

Э39427 8

чающийся тем, что содержа-принятые во внимание при экспертизе

ние цирконата в цирконате-титанате1. Смажевская Е.Г., Фельдман Н.Б. свинца или цирконате-титанате свинца Пьезоэлектрическая керамика, Сос замещением до 10 атД свинца ще-j ветское радио, 1971, с. 5лочноземельным элементом составля- 2. Авторское свидетельство СССР

ет k3-S2 молД.№567706, кл.С О В , 1975 (прототип).