Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1982 года по МПК C04B35/491 

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам иа основе твердых растворов цирк ната-титаната свинца,используемым в пьезотехнике для создания частотноселективных устройств, в которых требуется сочетание высокой пьезоактивности и механической добротности материала с повышенной температуфой и временной стабильностью частотных характеристик в интервале тем ператур. Известен материал на основе твердого раствора титаната-цирконата свинца, содержащий окислы: РЬО, ZrO iTlOj, BljOj, MnOg, ZnO, SrO и соответствующий формуле 0,94(РЪо 0..5.ЧОз-. 0,98 o.OZ -0,02 Zn (,2°3 Материал обладает следующими свой ствами:

Диэлектрическая проницаемость

Не менее 750;

33 Коэффициент электромеханичесНе менее 0,42; кой связи Кр

25

где X 0,95-0,97;

m 0,75-0,95; у 0,49-0,52; п 0,35-0,45.

Материгш обладает следующими свойствами:30 ЕЗЗ/СО ® менее 80С Механическая добротность Q Не менее 800 Изменение резонансной частоты ц , %, в интервале температур, с (не более) (-60)-(+85)С . 0,9 (-40)-(+85)°С 0,6 Известный материал характеризуется недостаточной стабильностью резонансной частоты при изменении температур. 1 Наиболее близким к предлагаемому материалу является пьезоэлектрический керамический материал 2 на основе (PbxSr x ) (Zr,Tl-,,, )Оз, содержащий добавки Bi2Oj, MnOij, ZnO и NiO, состав которого соответствует формуле - о,,,Т1,,),03 в(,)(М1пМп,Оз Не менее 0 Не менее 6 . Изменение резонансной частоты f %, в интервале температур,/С (не бо лее) (-бО)-( + 85)с (40)-(+85)°С (-20)-{ + 85)°С Изменение резонансной частоты по ле технологического старения в тече ние 1000 ч,при 85С не более 0,2%. Такой пьезокерамический материал характеризуется достаточной темпера турной стабильностью резонансной частоты при изменении температуры от -60 до , но недостаточной механической добротностью, а также болыним временным старением. целью изобретение является умень шение временного старения и повЕШ1ения механической добротности при сохранении высокой температурной стабильности резонансной частоты. Цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал включающий (PbxSr -x ) (Zr,Ti, yOj с добавками BlnOg, NiO, дополнительно содержит СоО при следующем соотношении компонентов, мае.% 1,18-1,47 0,20-0,39 0,20-0,29 0,12-0,25 (PbxSr ) (Zr Ti-i- )Оз Остально и значениях х 0,94-0,95 у 0,50-0,51. Для изготовления материала исходные ксФшоненты смаиивают сухим способом в течение 10-30 мин. Синтез проводят по обычной керамической технологии при 850-890С в течение 3ч. Спекание осзлцествляют по следующему режиму: заготовки пьезоэлементов, отпрессованные до плотности не менее 5,0 г/см из пресспорошка, содержащего 3-5 вес.% органической связки, обжигают при 116 в течение 2-3 ч при скоростя зменения температуры не больше до плотности 7,2-7,4 г/см. Образцы, например, в виде дисков иаметров 10x1 мм поляризуют в силионовом масле при 3-4 кВ/мм в течеие 0,5 ч при 140г-150 с (охлаждение од полем). В качестве исходных сырьевых маериалов используют пьезоэлементы олученные из шихты, содержащей bCOj, ZrOo, TlOj, ЗгСОз, BijO, nOi, NiO, CoCOj. Электрофизические свойства пьеоэлемеятов из составов, мас.%: Мп020,29 N100,29 СоО0-,25 ЗГооь 2Го.5-1 Т1о,4990з 97,99 № 2 , BljOg1 47 МпО2О,39 Nib0,20 СоО .0,12 Pbo,g5 Sro,o3 XZroSo Tio,5o )0з 57,82 № 3 1,47 0,39 0,20 0,19 Tio,ffO )03 97,75 РЬо,95 Sr 4 BljOj MnOg N10 СоО (Pbo.g Sro,oj, ) (Zro.50 Tio,5o )0э 97,94 риведены в таблице. Изменение резонансной частоты fV,, %, в интервале температур, °С (не более) (-бО)-(+85)°С (-40)-(+85)°С (-20)-(+85)°С Изменение резонансной частоты после технологического старения в течение 1000 ч при 85с , %, не более 0,1, Таким образом, предлагаемый пьезокерамический материал имеет повышенную механическую добротность {Qjj,750) и улучшенное временное ста рение (,1) при сохранении повыАенной температурной стабильности (сЛЕц/ ц40,3) и высоких значениях коэффициента электромеханической св зи (,40) в нормальных условиях Высокая температура и временная стабильность материала при высокой механической добротности позволяют получить более качественные характе стики частотно-селективных устройст в которых применяются пьезоэлементы Технология изготовления предлага емого материала не меняется по срав нению с используемой для из; вестных составов. Формула изобретения Пьезоэлектрический керамический материал, включающий (. )( )Og с добавкой Bi Oj/MnO и NiO, отличающийся тем, что, с целью уменьшения временного старения и повышения механической добротности при сохранении высокой температурной стабильности резонанс HOlJ частоты, он дополнительно содержит СоО при следуюие, соотношении компонентов, мас.%: 1,18-1,47 0,20-0,39 0,,29 0,12-0,25 (.| ) (Zr,Tij,-/)О5 Остальное и значениях х 0,94-0,95 и у 0,50-0,51. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 348128, кл. С 04 В 35/46, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР №565487, кл. С 04 В 35/46, 1976 i(прототип).