Пьезоэлектрический керамический материал

Союз Советских Соцналистйческих Республик(22) Заявлено 14,1 присоединением заявкиГосударственный комитет ооета Министров СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 666,655(088,8) 5) Дата опубликования описания 05,05.7 72) Авторы изобретения71) Заявител остовский ордена Трудового Кр университет и Ростовский инж 4) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ дополнительно содер дующего состава, вес РЬО 4.те 02 0 3102 4205 ХГО 2 Т 102 ЯГО(ХГ 0,53 Т 10,47) 031 0,999 7,5 - 98,02,0 - 2,5 Изобретение относится к пьезоэлектриче ским керамическим материалам, применяющимся в гидроакустике и ультразвуковой технике, и может быть использовано в частности для изготовления высокочувствительных электроакустических преобразователей, работающих в режиме приема.Одними из наиболее распространенных являются пьезокерамические материалы на основе твердых растворов цирконата и титаната свинца РЬ(ЕГхТ 11-х)Оз состава, соответствующего границе морфотропного превращения из тетрагональной в ромбоэдрическую модификацию 1.Однако для получения плотной керамики температура обжига должна лежать в пределах 1250 - 1280 С. Г 1 ри этой температуре имеет место термическая диссоциация цирконата-титаната свинца, и поэтому необходимо проводить обжиг в атмосфере паров окиси свинца.Известен также наиболее близкий к изобретению материал на основе твердого раствора цирконата-титаната свинца-стронция с добавкой ниобия состава(РЬ 0,955 го,о 5) (Его,53 Т 104 т) Оз 0,99(МЬ 205) о,01 2 ЯВ этом случае удается снизить температуру обжига до 1220 - 1240 С и повысить коэффициент электромеханической связи., А. Бугаян, О. И. Прокопало,В, Т, Мальцевасного Знамени государственныйенерно-строительный институт Недостаток такого материала состоит вснижении величины его механической добротности до 70 при достаточно высокой температуре обжига, что требует применения специ альных атмосферообразователей и герметичных контейнеров, предотвращающих улстучивание РЬО из изделий при обжиге.Цель изобретения - снижение температурыспекапия и повышение механической доброт ности материала,Это достигается тем, что материал на основе цирконата-титаната свинца-стронцияд о со сСЧ СЧ СЧ С 4 С 4 о о о о о 1 о о с .7 иэ сО о О) н н иЭ ф СО СЯ СЭ СЧф СЧ Я 4 О СЧ 1 О СЧ о счсОл С 4 С 4 иСЧ СЧ о о о с о с нф СЧ 4 О н н О СО сО сО нсхсч сч с э 40СЧ О" СЧ СЧ СЧ Как видно из таблицы, введение в состав материала ЦТСстекла в количестве 2 - 2,5%, состав которого лежит в пределах, вес.%; РЬО 58,0 - 61,5; йеО 25,5 - 27,5; Ы 02 7,5 - 9,5; 705 2,0 - 2,5; ХгО, 0,9 - 2,2; Т 102 0,5 - 1,3 и ЬгО 0,1 - 0,3, - приводит к повышению его механической добротности при сохранении остальных пьезоэлектрических характеристик, При других соотношениях компонентов такого возрастания добротности не наблюдается,Положительным эффектом при введении стекла является также повышение плотности (уменьшение пористости) материала путем улучшения его спекаемости. Пьезокерамические элементы получены обжигом при пониженной температуре - 1140 С, в отличие от материала ЦТС, температура обжига которого 1220 - 1240 С, когда испарения РЬО из состава материала в присутствии добавки стекла практически не происходит. Это позволяет отказаться от применения защитных сред и герметичных никелевых или высокоглиноземистых огнеупорных пакетов, предотвращающих термическую диссоциацию пьезоО сО с 4 сО 4 чСЮ СЧ СЧ С 4 СЧ СЧ СЧ СЧо со оО сч со о оС С- С СО с 4 СЬ ССЧ ч С 4 4 О б Ю СЧ 1 СЧ 3 ОСО Ф СЧ с 4 СЧ СЧ со4 ОСЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ со О СС С- СО СО СО СО СО С Сб СС 4 04 О) СВ СО ОЭ5 10 15 20 25 30 35 4550 55 60 65 4Пьезокерамический материал получают смешиванием исходного твердого раствора цирконата-титаната (ЦТС) и оксидного стекла, предварительно измельченных до прохождения через сито 10000 отв./см, или операции измельчения и смешивания проводят совместно,Исходный материал ЦТСполучают по обычной керамической технологии обжигом смеси окислов РЬО, ХгО, Т 0, М)205 и ЬгСОз, взятых, например, в следующем соотношении, вес.%: РЬО 65,15; Хг 02 20,06; Т 102 11,54; ЬгСО, 2,27; ХЬ 20 ь 0,98. Температура обжига 850 С, время выдержки при этой температуре - 5 ч.Стекла получают оплавлением окислов РЬО, бе 02, Ы 02, Т 10 ь Ъ/05 и ЫО в платиновом тигле при 1000 - 1050"С в течение 0,5 - 1 ч с последующей закалкой на воздухе.Для исследования свойств пьезокерамики из смесей пьезокерамического материала ЦТСсо стеклами прессуют образцы, например, в виде дисков диаметром 15 мм и толщиной 2 - 3 мм. Обжигают образцы в камерной электрической печи при 1140 С в воздушной атмосфере, Подъем температуры в печи осуществляют со скоростью 200 - 250 град./ч, охлаждение - со скоростью 80 - 120 град,/ч (потери в весе образцов не превышают 0,5%).Полученные диски шлифуют до толщины 0,9 мм. Для проведения электрических измерений наносят платиновые электроды методом катодного напыления в вакууме. Поляризацию пьезоэлементов проводят при 160 С в поле 35 кВ/см в течение 1 ч.Состав стекол, использованных в опытах, и свойства пьезоматериала ЦТСс добавками стекол приведены в таблице.608789 Формула изобретения 10 Составитель Н, фельдманТекред А. Камышникова Корректор Е. Мохова Редактор Т. Кузьмина Подписное Заказ 677/15 Изд, Мз 422 Тираж 763 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 материала при повышенных температурах, иупростить технологический процесс. Пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата-титаната свинца- стронция состава(РЬЬг) (ХгТ 1) 0,1 РЬ,О,), отличающийся тем, что, с целью снижения температуры спекания и повышения механической добротности, он дополнительно содержит добавку стекла следующего состава, вес, /о.РЬО 58,0 - 61,5беОг 25,5 - 27,5510 г 7,5 - 9,5 ЧгОз 2,0 - 2,5ХгОг 0,9 - 2,2Т 10 г 0,5 - 1,3ЬгО 0,1 - 0,35 при следующем соотношении компенентов вматериале, вес. /о:(РЬо,волго,оз) (го,ззТ 1 о,и) Оз о,оз(ХЬгОз) о,о 97,5 - 98,0Стекло 2,0 - 2,5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мг 2906710, кл. 252-62.9,опублик. 1959.2. Патент США Мг 2911370, кл. 252-62.9,15 опублик. 1959.3, Глозман И. А. Пьезокерамические материалы в электронной технике. М., Энергия,1965.