Способ изготовления пьезоэлектрического керамического материала

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сотоз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 291 Х 80 (21) 3253422/29-33с присоединением заявки 89(23) Приоритет -Опубликовано 150283, Бюллетень Йо. 6Дата опубликования описания 150283 511 М Кп з С 04 В 35/49 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель П ЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГИАТЕРИАЛА тся ускореьезоэлек-,к пьеэотехзовано для ических кера 15Изобретение относитсянике и может быть испольизготовления пьезоэлектрмических преобразователей.Известен способ изготовления пьезовлектрических керамических материалов на основе твердых растворов цирконата-титаната свинца, при котором исходные. компоненты смешивают в водной среде, подсушивают и обжигают в тиглях при 860 оС в течение 2 ч 1) Однако этот способ не обеспечива вт получение оптимальных пьезоэлектрических характеристик материала.Наиболее близким к изобретению является способ изготовления пьезоэлектрических керамических материа,лов на основе цирконата-титаната свинца, включаюций механическое смешение компонентов шихты или их совместное осаждение с последующей те мической обработкой при 850-900 оСОднако этот способ требует длитель" ного времени термической обработкй последующего иэмельчения продукта и не обеспечивает получение оптималь иых пьезоэлектрических характеристик Целью изобретения являе ние процесса и повышение и трического модуля.Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пьезоэлектрического материала преимУЩественно состава РЬотб Ва 04 5 Го от (2 Гв бТ 1 о,4) 03 путем механического смешения компонентов шихты илн их совместного осаждения с последуюцей термической обработкой при 850-900 оС,термическую обработку ведут путем нагрева шихты противоточным газообразным теплоносителем при разрежении 5-10 мм вод.ст.П р и м е р 1. Шихту с общей фОРМУЛОй РЬо,тб Ва 0 24 5 пв (2 Геб "Тб,д) ОЗ полУченнУ 10 механическим смешением окислов и карбонатов укаэанных элементов или совместно осажденных их гидроокисей и карбонатов, в виде влажной пасты или предварительно высушенного порошка непрерывно нагревают при 880 оС встречным потоком газа при разрежении йа выходе газа 8 мм вод.ст. В результате через 50-60 мин получают готовый продукт, который характеризуется йоказателями, представленными в табл. 1.996393 Таблица 1 Электрофиэическиесвойства Содержание свободных оксидов д, О "2,к/нРЬО ВаО Ег 02 Т 02 ВаО РЬО 0,7 3100 180 0,5 Таблица 2 Содержание свободных оксидов Электрофизическиесвойства РЬО ВаО ТО ВаО РЬО Ег 02 0,7 180 0,27 0,5 3100 При этом химический состав пыли .из циклона следующий, %: РЬО 55,2;Ег 02 20,9; Т 02 11,9 ВаО 12,0.П р и м е р 2. Шихту получают аналогично примеру 1 и непрерывно нагревают при 900 аС встречным потоком газа при разрежении на выходе газа 5 мм вод,ст. В результате через 1 ч получают готовый продукт, который характеризуется следующими показателями, приведенными в табл,Химический состав пыли иэ циклона, %: РЬО 55,1 ф Ег 02 21,1, Т 02 11,9; ВаО 11,9.П р и м е р 3. Шихту получают аналогично примеру 1 и непрерывно нагревают при 850 С встречным потоком газа при разрежении на выходе газа 5 мм вод.ст. Через 1 ч получают готовый продукт, который характеризуется следующими показателями, укаэанными в табл. 3.Химический состав пыли из циклона,Ъ: РЬО 54,7, Ег 02 21,4 ТОъ 12,0; ВаО 11,8.П р и м е р 4. Шихту получают аналогично примеру 1 и непрерывно 25 нагревают при 900 С встречным потоо,ком газа при разрежении 10 мм.вод.ст. Через 50 мин получают готовый продукт, который характеризуется следующими показателями представленными 30 в табл. 4.Химический состав пылй из цикло-на,Ъ: РЬО 55,1 р 2 гО 2 20,7; Т 02 11,9, ВаО 12,2.П р и м е р 5. Шихту получают 35 аналогично примеру 1 и непрерывно нагревают при 850 ОС встречным.потс- ком газа при разрежении 10 мм вод. ст. Через 1 ч получают готовый продуктХимический состав. материала 54,9 21,311,8 11,9 0,27 Химический состав материала 54,8 21,2 12,0 12) 0 который характеризуется следующимипоказателями, приведенными в табл. 5. Химический состав пыли иэ циклона, Ъ: РЬО 55 Ор 2 г 02 21 ОТО 12 ОВаО 11,9.ф 2П р и м е р б. Шихту получаютаналогично примеру 1 и непрерывнонагревают при 900 фС при отключенномвентиляторе. Продукты диссоциациии пары оксида свинца покидают реакционную зону свободно. Полнота синте-.за достигается за 2 ч - 2 ч 15 мин,При этом материал характеризуетсяследующими злектрофизическими свойствами: бзз (Е =2480, с). 102:172 к/н;"Ь: 1,1,При времени синтеза 50-60 мин содержание свободныхоксидов свинца и бария выше нормы: РЬО - 3,5, ВаО - 1,2.Керамика характеризуется следующимисвойствами: бг (6 - 2200, дз 110==163 к/н, Ьд"- 1,4.Как видно из примеров 1-5 оптимальные и граничные параметры режимаобеспечивают получение качественного материала. При этом химическийсостав пыли из циклона близок к составу материала и возврат ее в материал .не вызывает никаких затруднений,При отсутствии разрежения (пример б ) значительно удлиняется времясинтеза материала, а при повышенномразрежении ниболее 10 мм рт.ст. )происходит перераспределение компонентов в материале и в пыли из циклона, что затрудняет ее возврат в готовый материал. При этом ухудшаютсяусловия труда в связи с опасностьювыделения паров оксида свинца в окружающую среду.Та блица. 3 Аимический состав материала Содержание свободных оксидов Электрофизические свойства РЬО ггО т 1 С РЬО ВаО ВаО 11 ф 9 . 12 ю 1 Ою 28 Ою 52800 55,1 20,8 178 0,8 Т а б л и ц а 4 Химический состав материала Содержание свободных оксидов Электрофизические свойстваЕгО Т 102 ВаО РЬО РЬО ВаОодержание сво одних оксидов Ва,8 СоставитеТехред.Ж. К орректорА. Фере Редактор И. Митровка Тираж 620 ВНШ 1 ПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наПодпнс акаэ 833/35 д. 4/ иал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная Формула изобретениСпособ изготовления пьез ческого керамического матер мущественно состава РЬо 15 Вгао 1 2 г р,5 ЗТ 041)0 з пу нического смешивания компон шихты или их совместного ос с последующей термообработк 850900 фС о т л и ч а ю щ тем, что, с целью ускорения и повышения пьезоэлектричес оэлектрйиала преиВа ода тем Йехаентоваждения ой при и й с я процесса кого моЕВ ЮР дз 1 1 О ,к/н Р,в 45 дуля, термическую обработку ведутпутем нагрева шихты противоточнымгазообразным теплоносителем при разрежении 5-10 мм вод.ст.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США В 3591504,кл. 252-62,9, 19742. Смажевская В.Г., Фельдман Н.ВПьезоэлектрическая керамика, "Со-.ветское радио", 1971, с." 50-56.ь НФельдманастелевич К нц