Шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала

Союз Сфветскик СоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВИИСКФМУ ИТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 050877 (21) 2519357/29-33 с присоединением заявки Йо -(51)М. Нл. С 04 В 35/00 Госуяарстаенный комитет СССР по Аелам нзобретеннй н открытийДата опубликования описания 150881(54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛАИзобретение относится к технической физике, в частности к технологии производства сегнетопьезокерамических материалов, и может быть"пользовано для создания новых высокоэффективных пьезоэлементов, применяемах в высокочастотных Функциональных устройствах, например акселерометрах и моночастотных резонаторах.Пьезоэлементы подобного рода должны обладать высокими скоростями звука (Ч), достаточно высокими значениями отношения толщинного коэффициента электромеханической связи к плоскостному (К /Кр Ъ 2), причем желатель на при этом и их технологичность- низкие температуры спекания, обеспечивающая мелкозернистость материала и его при этом высокую механическую прочность. 20По сочетанию параметров наиболее перспективными для использования в указанных областях являются материалы на основе твердого раствора ниобата натрия-лития (1),Эти материалы, полученные по обычной керамической технологии (спеканием) имеют высокие зйачения температуры спекаиия (Т и порядка 1180- 1350 оС), крупнозернисты (средний раз мер кристаллов (Э) 50-70 мкм), пористы, что значительно ухудшает их .электрофизические параметры.Введение модиФикаторов в систему На, ИБЬО, например ИО 3, способствует улучшению пьезоэлектрических параметров, однако температуры спекания, размер кристаллов остаются высокими (21.К тому же следует отметить, что практически все известные ниобатные материалы хрупки вследствие развития в них деструкционных эффектов термического происхождения.Наиболее близким к предлагаемому является шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала, содержащая 80,63-85,39 мол. КаНЬОЗ, 11,52-12,201 АДЬО и 2,41- 7,85 иатрийборосиликатного стекла, . причем последнее имеет следующий состав, мол. : Кае О 20, 3; ИЬяО в 9, 4;810 29,2;,ИОр 20,3; АЗ 0 0,5 и ВОз 20 ф 3(3) еМатериал готовят из указанной шихты методом горячего прессования при относительно низких температурах (порядка 1040"1060 С),он характеризуется относительно низкими значе" ниями отношения толщинного коэффнци854914 внта электромеханической связи кплоскостному (2, 13-2,53), высокимизначениями скорости звука (6 68 уР5,80 10 м/с), однако средний размеркристаллитов в нем еще недостаточномал (7,6-20,6 мкм), а механическаяпрочность недостаточно велика (386497 кг/см ),Цель изобретения - уменьшение среднего размера кристаллов в материале и повышение его механической прочности при сохранении пьезоэлектрических характеристик0 Поставленная цель достигается за счет того, что шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала на основе твердого раствора ниобата, натрия-лития, содержащая ниобаты натрия лития и натрийборосиликатное стекло, дополнительно содержит окись вольфрама при следующем соотношении компонентов, мол.%:Ниобат натрия 79,64-84,22Ниобат лития 11,38-12,03Натрийборосиликатное стекло 0,95-6,37 25 Параметры Состав, мол,В ТспП Кт рС мкм/1 ,10- бм/с кг/см 65 4,6 0,21 0,109 1,92 5,68 151 235 1070 3,6 0,19 0,057 3,33 5,63 272 535 050 3,6 0)20 0,080 2,5 5,67 5 60 О 48 020 3,6 0,17 0,070 2,51 5,62 8 2,64 637 79,6 Получение мелкозернистой керамики с высокой механической прочностью позволяет изготовить из нее очень тонкие пьезодатчики, эксплуатационный интервал которых выше, чем у датчиков, изготовленных из известного материала, кроме того, уменьшение среднего размера кристаллов приводит к торможению деструкционных дефектов, свойственных ниобатным материалам. але и повышения его ме прочности при сохранен пьезоэлектрических хар она дополнительно соде вольфрама прнследующе компонентов, мол,В:Ниобат натрия 79 Ниобат лития 11 Натрийборосиликатное стекло 0 Окись вольфрама 2 ханическойии значенийактеристик,ржит окисьм соотношени,64-2,55 тличаю- атрийборосилиледующий состав 2. Шихтщ а я с якатное стемол.Ъ:НаОЫЬ,О81 Ог,М,О,Формула изобретен по п.1, тем, что ло имеет 1. Шихта для изготовления пьезоэлектрического керамического материала, на основе твердого раствора нио бата натрия-лития, содержащая виоба" ты натрия и лития и натрийборосиликатное стекло, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения среднего размера кристаллов в матери 19,9 24,9 9,95 16,404,95 24,9 МаМЬО Ь 1 ИЬО ИО Стекло 84,22 12,03 2,79 0,95 83,44 11,92 2,78 1,86 81,83 11,69 2,71 3,75 Окись вольфрама 2,64-2,79, причем натрийборосиликатное стекло имеет следующий состав, мол.ФНа О 19,9вь о 24,98 Ю 9,9516,40д 1 уОЗ 4.,95ЯгО 24,9Материал иэ данной шихты готовят следующим образом. Навески оксидов для стекла смешивают и варят стекло при 1250 С в течение часа, После быстрого охлаждения стекло измельчают и смешивают с ниобатным материалом, прошедшим термообработку при 850 ОС, после чего шихту подвергают горячему прессованию при давлении 200 кг/смф в течение 40 мин при 1020" 1070 С. Поляризацию образцов с вожженными серебрянными электродами проводят в силиконовом масле прио140 С в течение 45 мин в поле напряженностью 2,5-3,5 кВ/мм с последующим охлаждением под полем до 90 С.В таблице приведены характеристики материалов, полученные при измерени" ях, проведенных через 24 ч после поляризации.854914 Со.тавитель Н.фельдманРедактор М.Дылын Техред М. Коштура Корректор О.Билак Заказ 6803/32 Тираж 660 ПодписноеВЧИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д.4/5 филиал ППП 1 Патентеф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент ВеликобританииВ 1140335, кл. С 1 Ю, опублик.1967. 2. Авторское свидетельство СССР9 587129, кл. С 04 В 35/00 1976.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2512199, кл. С 04 В 35/00,04 в 08.79.