Пъезоэлектрический керамический материал Советский патент 1983 года по МПК C04B35/497 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение при изготовлении преобразователей, действующих при высокой температуре. Известна керамика на основе ниоба та свинца с небольши1 и добавками оксидов циркония, титана, хрома и воль рама. Cl 1. Однако ее получение связано с бОл шими технологическими трудностями вследствие появления в процессе синтеза несегнетоэлектрической фазы. Температура спекания указанной керамики 1275-1300С, точка Кюри около 540°С, пьезомодуль d зэ(11 О ,1) J Известна пьезокерамика на основе ниобата свинца-бария, содержащая, мас.%: РЬО 28,5 - 43,7; ВаО 1,6-3,4/ Nb205 54,8 - 68,0, которая температуру спекания 1275-1400 С, точку Кюри 375-530 С, диэлектрическую проницаемость 1 63-350, пьезо129-10 %/П 121. модуль d Однако возрастание;ее пьезоэффёкт связано с существенным снижением точки Кюри. Наиболее близкой к предлагаемой является пьезокерг1мика 3 со струк турой типа калиевовольфра.ювой брон зы, которая содержит, мас,%: 0,1-1,4 1,4-4,5 PbO24,1-39,2 ВаО0,1-11,5 Nb20557,7-62,1 и имеет температуру спекания 11401230°С, температуру точки Кюри 630650°С, пьезомодуль 6 (5-22) , пьезомодуль d33 (50-160) 1 , коэффициент электромеханической связи Кр 12-19%. . Недостаток ее сравнительно невысокие значения пьезомодулей и коэффициента электромеханической связи, т.е. низкая пьезоактивность материалов . Цель изобретения - повышение пьезоактивности пьезокерамики на основе ниобата свинца-бария. Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий N6205-1 , , дополнительно содержит при следующем соотношении, компонентов, мас.%: РЬО22,75-28,16 ВаО8,29-12,78 ,82-2,87 ,02-1,20 NbjOf Остальное

Оксиды натрия и бария вводят в ихту в виде безводных карбонатов. ихту измельчают и гомогенизируют мельнице с агатовой футеровкой и акими же шарами в среде абсолютого этилового спирта.

После высушивания при 200-250 с роводят материалов при макимальной температуре в теение 4 ч, после чего материал змельчают до прохождения через.сио 10000 отв/см и прессуют заготови размером 14x10x2 мм под давлением 00 кг/см.

Окончательный обжиг производят при 1190-1230С в течение часа.

Электроды наносят напылением алюминия в вакууме. Образцы поляризуют в силиконовом масле при и напряженности поля 15-40 кВ/см в течение 8 ч с охлаждением под полем в течение 2 ч. Измерения производят через сутки. Диэлектрические свойства измеряют на частоте .

П р и м ер 1. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мас..%:

Мд „П , О ,

о

бо:4з:

Nb205

0,30 ;

L а полу ёнйый по указанной технологии,

имеет следующие свойства: Температура спекания,°С

1190 Плотность ,кг/м 5,71 Диэлектрическая про890ницаемость Диэлектрические по0,02 тери

Точка Кюри,°С 640 Пьезомодуль

d.jV-io ,к/н

45

Пьезомодуль da3-10-2 ,к/Н 185 Коэффициент электромеханической свя22зи Кр, %

Механическая доброт150ность, С1

Пример 2. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мас.%:

NaiO 2,85, РЬО 25,60; ВаО 9,47; 60,88 ;

НЬзОв 1,20, LajOj

полученный по указанной технологии, имеет следующие- свойства:

Температура спекания,°С 1195 Плотность у ICi ,кг/м 5,85 Диэлектрическая -проницаемость1090Диэлектрические потери0,01 Точка ,°С630 Пьезомодуль d3V lO-li ,К/Н46

Пьезомодуль d33-10 ,К/Н

190

Коэффициент электро22,5 механической связи Кр,% Механическая добротность и Примерз. Пьезоэлектричекий керамический материал состава,

ас.%:

N3,02,86;

РЬО24,00;

ВаО11,00;

МЬзОд 61,24; LajOj0,90/

олученный по указанной технологии,

меет следующие свойства: Температура спекания,°С

1230 Плотность f ЮЗ ,кг/м 5,69 Диэлектрическая прони844цаемость

0,01

Диэлектрические потери Точка Кюри °С

630 Пьезомодуль

d -i-lO /К/Н

35

Пьезомодуль

d 33-10- ,К/Н170

Коэффициент электромеханической связи Кр,% 20 Механическая добротность Q.M280 Пример. 4. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мас.%:

. .2,83 ;

РЬ О24,52 ;

ВаО11,24 j

Nb20s60,80 ;

La-jOj .0,61 ,

полученный по указанной технологии,

имеет следующие свойства:

Температура спекания,С

1215 Плотность Р-10,кг/м 5,70 Диэлектрическая про840ницаемость

0,02

Диэлектрические потери Точка Кюри,С

640 Пьезомодуль d3,- 10- , К/Н

36 Пьезомодуль d33-10- , К/Н

175 Коэффициент электро21механической связи Кр,% Механическая доброт200ность. Q м

Пример 5, Пьезоэлский керамический материал мае.%:

Na202,87 ;

РЬО22,75 (

ВаО12,78 I

NbjOg61,58 ;

LajOj0,02 ,

полученный по указанной те имеет следующие свойства:

Температура спекания,°С

Плотность р-10-,кг/м

Диэлектрическая проницаемостьДиэлектрические потери 0,02 Точка Кюри,С625 Пьезомодуль ,К/Н41 Пьёэомодуль d33- 10-2 , к/Н180 Коэффициент электромеханической связи Кр,% 23 Механическая добротность QM330 Полученные по указанной технологии материалы на основе свинца-бари со структурой типа калиевовольфра1«ювой бронзы имеют более высокую пьезоактивность di-i (35-46)-10 K/ djj - {170-190)-10-« К/Н, Кр 20-23 Использование их в качестве пьезопреобразователей позволит повысить точность и надежность различной аппаратуры для радиотехнической промы ленности.. Формула изобретения Пьезоэлектрический керамический материал, содержгиций НЬ2р,./РЬО 8аО и , отличающийся тем, что, с целью повышения пьезоактивности, он дополнительно содерЦд Оз ПРИ следующем соотношении жит компонентов, мас.%: РЬО 22,75-28,16 ВэО8,29-12,78 2,82-2,87 0,02-1,2 Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ОНА 2731419, кл. 252-62:9, 1957. 2.Патент США 2805165, кл. 252-62.9, 1958. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2840260/29-33, кл. С 04 В 35/00, 1979.