Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1983 года по МПК C04B35/472 

Изобретение относится к пьезотех,вике и может найти применение для изготовления пьезоэлектрических фильтров промежуточной частоты для цветного телевидения, электроакустических приборов в качестве СВЧ-резонаторов, имеющих высокую температурную стабильность резонансной частоты и высокую механическую добротность

(а«).

Известна керамика на основе (РЬ, Zr)Ti02Cl1.,

Недос-татком ее является низкая (Механическая добротность «1000), низкая стабильность пьезосвойств в зависимости как от частоты, так и от температуры. . .

Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрический кераьмический материал на основе титаната / свинца, содержащий РЬО, LaoO, NdnO,, Sm 03t23. ,

Недостатками его являются сравнительно нестабильные пьезосвойства а низкая механическая добротность.

Целью изобретения является повышение механической добротности и тем.пературной стабильности резонансной .частоты.,1

Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический. материал, включающий РЬО, Т1 0 La 283 , дополнительно содержит ВаО, BigOj, МпО и NbjOc при следующем соотношении компонентов, мае.%:

РЬО

53,98-65,64

Ti 02 19,32-23 ,.50

10 1,38-1,74

1а20зИли Nd203

ВаО 2,50-6,89

В 1203 3,81-10,51 Мп02 0,71-1,95

№205 2,16-5,97

15

При этом оксидй18аО, BiO ,MriO ,Nb О введены в виде предварительно синтезированной перовскитоподобной добавки (BaBi ) {ttiNb)Og.

,Цля изготовления пьезокерамики

20 используют оксиды марки ЧДА. Синтез Т11таната свинца - лантана или тита- ната свинца - неодима осуществляют в течение 3 ч при . Брикеты после синтеза измельчацот в яшмовом 25 барабане в среде изопропилового спирта в течение 24 ч, куда добавляют предварительно синтезированную перовскитоподобную добавку (BaBi ) (Мп Nb)О 5. Сиитез перовскитоподобной 30 добавки осуществляют при в

ечение 8 ч. После помола и гомогеизации смесь РЬТi Oj л (BaBi ) (MnNb)0 ысушивают и прессуягт в диски диамет ом 10 мм. В качестве связки используют 5%-ный водный раствор поливиниового спирта. Спекаются образцы ри 1180-1210®С в течение 1ч.

После шлифовки на образцы вакуумным напылением наносят алюминиевые электроды. Поляризацию осуществляют в полисилоксановом масле при 180-. в течение 4 ч под постоянным полем напряженностью 30-45 кЗ/см. Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства:

Температура спекания Т,с1180-1210 .

Плотность

S -10 + 3., кг/м 7,40-7,78

Диэлектрическая

проницаемость 300-350

Диэлектрически

0,010-0,025

потери tg d

Точка Кюри T,OC 360-400 Пьеэомодуль d3,,-10-2,K./H

45-85 Коэффициент электромеханической

12-20 связи Кр, %

Механическая добротность QfTi900-3000 Температурный коэффициент частоты ТКЧ10 ,град От -10 до 60 Пример 1. Материал содержит 65,64% РЬО, 1,68% 1а20з 23,50% Т102, введенных в виде (РЬ о,95 095 Ti Од , взятого в количестве 95 масА, и 2,50% ВаО, 3,81% В|20з, 0,71% МпО и 2,16% , введенных в виде (ВаВ ) (MnNb) Og в количестве 5 мас.%. Свойства керамики:

1200

Т С

S-IO, кг/м 7,78 350

е

tgsT 0,015

Т к, °С 400 85

d ,|,-10-1,К/Н .20

%

к, 1500

urn „. ТКЧ-Ю-б , град-2 -25

Пример 2. Материал содержит ЬО 59,56; 1,52; Ti 0221,30. 90 мас.% в виде (Pb j,g5 LaO0,05 ) iO и ВаО 4,78, Bi „ И, МпО ,39, 4,15 10 мас.% в виде BaBi)(MnNb)Og. Полученная пьезоерамика имеет следующие свойства:

Т,С

1190

,кг/м7,70 340

tqd 0,020

Т ,С 390 .

d33 10-,K/H

80

18

к р, % 3000 Qm

-10- ,

т-1

-10

ТКЧ -Ю- ,гpaдП р и М е р 3. Материал содержит ЬО 53,98) 1,38, Ti02 19,32

85 мас.% в виде (, LaOg Т i 0,3 и ВаО 6,89; BigOj OSl; MnOo Г;95, МЬгОг- 5,97 15 мас.% в виде (BaBi ) (MnNb)Oj,3. Полученная пьезокера шка имеет следующие свойства: Т,с1180

5-10-,,65

е.320

tg «Г-0,025

Т,(,°С380

d33-10 K/H75

Кр, %15

Qni2500

ТКЧ-10- град.-15

П р и м е р 4. Материал содержит РЬО 65,60; Ti02 23,48, Nd203 1,74 95 мас.% в виде (Pbogg Ndo.os) Т и ВаО 2,50; 3,81 Mng2 0,71,, 2,16 5 мас.% в виде (BaBi ) .(MnNb)O. Полученная пьезокерамика умеет следующие свойства: 0Т,°С1210

,,57

е330

SC1 (Г-0,010

TK,°C390

5d s-lO K/H75

Кр, %19

Qm..1300

ТКЧ-10 ,град

-20

Пример 5. Материал содержит Q РЬО 59,54, Т1 02 21,31; Nd20,3 1,57, 90 мас,% в виде (РЬ gogNd Qos) Ti Oj и. ВаО 4,78,- 7,30; MnOj 1,35; Nb205 4,15 10 мас.% (BaBi ) (MnNb)0(j3 Полученная пьезокерамика с имеет с;1едующие свойства:

Т,°С1190

5-10- 3,,75

е320

tgd .0,020

т,«С380

0d33 10 2к/Н78

Кр, %17

dm2800

ТКЧ10-Ь ,град- -18

В примерах6 и 7 даны составы 5 материалов с запредельным содержанием компонентов. Свойства их резко ухудшаются.

Пример 6. Материал содержит 0 80 мас.% (РЬо,95 )Т|Ьз, что соответствует количеству в материале i Pbo 48,82, Ti 02 17,48, 1,25 и 20 мас.% (BaBi )(MnNb)Og, что соответствует количеству ВаО 8,83,j „ BigOj 13,47, Mn02 2,50; № ,0 g 7,65. Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства:

Т,°С1180

5-1р-,,70

е300

0tqif-0,025

T.J, °С360

d ilO- K/H50

Кр, %10

(in,.1200

5ТЧМ10- ,град 1-40

Пример 7. Материал содерж 97 мас.% (Pbo,95.Ndo;os )TiOj, что соответствует количеству в материале РЬО 68,20; TiTOg 24,41, N««0, 1,80 и 3 мас.% (ВаВ) )MnNb)0(, , что соответствует количеству ВаО 1,52., Big Оэ 2,32, МпО, 0,43; 1,32 Полученная пьезокерамика имеет следующие свойства:

Т,с

1210

5-10+,кг/мЗ 7,40

е 350

tq

0,015 400

d3vlO-,K/H 45 12 900 Кр, %

Qrn .,

такlO ,град

- -60 Фо1миула изобретения Пьезоэлектрический керамический материсш, включаю14Ий РЬО, TiOa.

или NdjgO, о т л и ч а is LagOaс я тем, что, с целью повЕлаещ и и ния механической добротиости и темпвратурндй стабильности резонансной частоты, он дополнительно содержит

е oav, , И при СЛвДУ

ВаО,

ВГгО,,

ющем соотношении компонентов, мае.%;

53,98-65,64

РЬО 19,32-23,50

Tie,

, или HdoOa 1,38-1,74

Bad 2,50-6,89

0 3,81-10,51

Bi 2.03 0,71-1/95

HnO.j

2,16-5,97

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1. Патент США 3006857, кл. 252-62.9, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР 833833, кл. С 04 В 35/46, 1981 (прототип).

0