Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1982 года по МПК C04B35/472 H01L41/187 

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

V

Изобретение относится к областн пьезоэлектрической Керамики и может быть использовано для приготовления высокочастотных преобразователей электромеханических фильтров, датчиков, ультразвуковых вибраторов.

Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе .твердых растворов цирконата - титаната свинца (ЦТС) или ПТС с замещением 0,5-20 мол.% свинца щелочноземельным элементом с др&вкой 1-2,5% BilOs , 0,65-1,7% WOs и 0,25-0,65% оксида трехвалентного элемента, имеющий структуру типа перовскита 1.

Недостатками этой пьезоэлектрической керамики являются относительная низкая точка Кюри, высокая диэлектрическая проницаемость, а также сравнительно невысокая механическая прочность керамики.

Наиболее близким к предлагаемому; является пьезоэлектрический керамический мате- зо уяал на основе i-итаната свинца, содержащий РЬО, LajOa, TiOj, MnOj 2.

Недостатком известного материала являются низкие пьезоэлектрические свойства и

высокая температура спекания (до 1200°С), а также недостаточная механическая прочность.

Целью изобретения является повыщение пьезоэлектрических свойств и механической прочности материала.

Указанная цель достигается тем, что Пьезоэлектричесюсй керамический материал, включа ющий РЬО, ТЮ2, La2O3, MriOj, дополнительно содержит Nd2O3 или , SiOa и GeOj при следующем соотношении компонентов, мас.%:

TiOj

24,58-25,49

LajOa 0,09-3,86

MnOa 0,29-0,30

NdjOs или ЗшгОз 1,84-3,61

SiOz 0,15-0,40

GeOj 0,05-0,14 Остальное

PbO

При этом он содеряогг часть компонентов в количестве 1,5-4 мас.% в виде пpeдвapитeлv но синтезированного стекла следующего состава,

РЬО74,01

TiOj6,36

LaaOj6,20

SiOj9,96

GeOj3,47

Для изготовления пьезокерамикн используют сырье .в виде оксидов марки чда. Смеигавацие и помол сырья проводят, в яшмовом бараб е в среде изопропилового спнр. та в течение 12 ч. Шликер высушивают при 150-200°С. Синтез РЬ TiOj осуществляют в течение 4 ч при 850° С. Брикеты после синтеза измельчают в яшмовом барабане в среде изопропилового спирта, куда и добавляют , измельченное до прохождения через сито №0063 стекло. Стекло варят из оксидов марки чда в корундовом тигле в количестве 300 г. Варку стекла проводят .в силитовой злeктJ ичecкой печи при температуре 1250-1300° С в течение 0,5 ч. Потом стекло фритуют.

Керамические образцы прессуют в виде дисков диаметром 10 мм, в качестве связки используют 5%-ньш водный раствор поливинилового спирта. Спекают образцы при температуре 1130-1160°С в течение 4 ч.

Механическая прочность керамики титаната свинца определялась методом раскалывания при сжатии дисков вдоль диаметра. Бьша проведена статическая обработка результатов испытаний.

Состав изготовленных образцов приведен в табл. 1, а их электрофизические характеристики-в табл. 2.

Предлагаемый пьезоэлектрический материал обладает оптимальным сочетанием высоких и стабильных пьезопараметров с достаточно высокой механической прочностью.

9983115,10

Формула изобретенияMnOi0,29-0,30

Пьезоэлектрический керамический материал,SiOj0,15-0,40

включающий РЬО, TiOj, LajOj, MnOj, о т-GeO,0,05-0,14

личающийся тем, гго, с целью повы-5 РЬООстальное

шения пьезоэлектрических свойств и механичес-Источники инфор1ШфП1,

кой прочности материала, он дополнительно со-принятые во внимание при экспертизе

держит NdjOa или SmjOs, SiOj и GeOj при1. Авторское свидетельство СССР №567706,

следующем соотношении компонентов, мас.%:кл. С 04 В 35/00, 1976.

TiOj24,58-25,491 2. Патент Японии № 53-61097, кл. 62 С 23,

LajOj0,09-3,861978 (прототип).

,NdjOa или ЗпгОз 1,84-3,61