Способ получения пьезокерамических материалов на основе цирконато-титаната свинца

(5") СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЦИРКОНАТО-ТИТАНАТА СВИНЦА Цель изобретени фициента электроме керамики при сохра остальных электроф ров цирконата-тита рованного Еп, В 1,я повышение коэфханической связи нении стабильности 1 зических параметната свинца, легиМп или Еп, В 1, Мп, ль достигается тем, бу получения пьезо" Г ф Поставленная це то согласно спосо техническойу результату Изобретение относится к способамполучения и ьезокерами чески х материалов - легированных Еп, В 1, Мп либоЕп, В 1, Мп, Бг твердых растворовцирконата-титаната свинца (ЦТС),применяемых в пьезотехнике.Известен способ получения легированных Еп, В 1, Мп либо Еп, В 1, Мп, Ьгтвердых растворов цирконато-титаната9свинца, заключающийся в смешении порошкообразного карбоната свинца сокислами титана, циркония и легирующих металлов с последующим прокаливанием полученной шихты при 850 С,помолом и спеканием готового яродукта 1и 2 .Керамика из приготовленных такимспособом пор ош ко в спе кает ся при высокой температуре (1100 + 20 С), приэтом она обладает низкими величинамикоэффициентов электромеханическойсвязи (0,25 - 0,42),Наиболее близким посущности и достигаемом является способ получения пьезокера=мических материалов на основе ЦТСпрокаливанием шихты, приготовленной.осаждением из водных растворов соединений свинца и легирующих добавокна твердую фазу соединений титанаи циркония при рН 8,5 - 9,0. В качестве осадителя по этому способуиспользуют смесь растворов концентрированного аммиака (20 - 254) и кар Обоната аммония в отношении 1: 8 - 1: 10 Недостатком способа являются низкие значения электрофизических параметров.89 7759 Таблица 1 Коли цест во, л, необходимое для получения пьезокерамических материалов наоснове Концентрация раствора,Раствор мол л Свинец азотн,08 56 3 551 тронций азотоки слый 2,83 керамических материалов на основецирконата-титаната свинца осаждениемс помощью карбоната аммония соединений свинца и легирующих металлов израстворов их солей на порошкообразные соедийения циркония и титана споследующими операциями прокаливания,помола и спекания осаждения ведутпри рН 7,8 - 8,2.Кроме того, осаждение ведут накристаллоподобную карбонизированнуюгидроокись титана и основной карбонат циркония, предварительно высушенные в тонком слое при 80 - 120 С.При отклонении от указанных пределов рН в процессе осаждения всех компонентов не достигается полнота осаждения легирующих металлов, что ведетк сдвигу химического состава материалов, При этом наблюдается резкоеухудшение величины коэффициента электромеханической связи,При замене титан- и цирконийсодержащего сырья на окислы или другие соединения либо изменений условий его термообработкч температура спеканияо керамики увеличивается на 170 - 250 С П р и м е р . В реактор-осадитель, снабженный мешалкой, заливают рассчитанные объемы растворов азотно- кислых солей. Перед введением раствора висмута азотнокислого во избежание его гидролиза приливается 1,32 л азотной кислоты (д = 1,35), Затем в реакторосадитель загружают кристаллоподобную карбонизированную гидроокись титана и основной карбонат циркония.Полученную суспензию перемешиваютв течение 30 - 40 мин, а затем приливают раствор карбоната аммония соскоросью 15 - 20 л/ч до рН 7,8 - 8,2.5 Суспензию выдерживают при перемешивании в течение 2-3 ч. После этогоосадок отделяют на НУТЧ-фильтре отматочного раствора и прокаливаютввиде пасты при 850 фС в течение 5 ц.1 О Синтезированные порошки подвергаютсявибропомолу до суммарной удельнойповерхности /4500 см /г, после чего2их спекают в виде дисков О 20 х 1 мми измеряют электрофизические свой 15 ства. Объемы растворов азотнокислыхсолей и количество порошкообразныхсоединений для получения 20 кг пьезокерамических материалов на основелегированных твердых растворов цирко"2 в ната-титаната свинца представлены втабл, 1 и 2 соответственно,В табл. 3 приведены значения коэффициента электромеханической связи(Кр), материала в зависимости от рН25 на стадии осаждения.В табл. 4 представлена зависимостьтемпературы спекания порошков из легированного цирконата-титаната свинца от применяемого титанового и цирЗО,кониевого сырья,В табл, 5 приведены электрофизические свойства керамики, изготовленнойиз легированных твердых растворовЦТС.Предлагаемый способ позволяет35снизить температуру спекания керамики до 930 + 20 С, повысить величиныкоэффициента электромеханической связи до 0,5 (для ЦТС) до 0,32 (дляЦТСи для ЦТС) при сохранении40чвысокои стабильности всех остальныхпараметров.897759 Продолжение табл, 1аЕЕ еафВ Раствор Марганец азотно ки слый О, 196 3,17 293 3,17 Цинк азотнокислый 5,61 5,61 0 319 Висмут азотнокислый 0,459 1,81 1,77- 0,98 РЬ(2 пТ 1 Ощ )0 - 0,022 г(В 1 Ип)0Таблица 2 Содержание.основноговещества,Количество скг, необходимое дпяполучения материала на основе Компоненты Карбонизированная гидроокись титана 65, 79 4,31 3,77 Основной карбонатциркония 48,56 7,566,39 6,52 Т а б л и ц а 3 мечание 2,2 38 т 257 ф ЦТС ЦТСЦТСКонцентрация раствора,мол/л Количество, л, необходимое для получения пьезокерамических материалов на осно- ве Не достигается пол-нота осаждения стронция, марганца, цинка, Состав шихты в заданном соотношении,2 Появляются аточно марган 8 нк значител 8,2 Т а Исходное порошкообра титановое рко вуокись титана ТСнатазной модификаии 160 Двуокись титана Т 1100 + 20 анатазнои модификации исталл рбониз одобнаяованная 1100 + 20 идрооки(ристаллоподобная карбонизированная 930 тан ри н,50 ,49 титана,притонвысушенна80 - 120 Оком слое гидроокис высушенна 80 - 120 О ком слое,242 ,230 сновнои карбона циркония после распылительной сушки кись циркония сновнои карбонатиркония после расылительной сушки Основной карбонатциркония, высушенный при 80 - 120в тонком слое Продолжение табл.3 растворе ионца, висмутапоследний вных количест емпература спекаия керамики, Со Таблица 897759 Материална основе ЧастотнаяпостоянПлотност керами ки ная отер цК 83 О,ЦТС46 ЦТС32 7,8 17 0 ЦТС 2. Способ и ч а ем, что, с целью снижеуры спекания, осаждение сталлоподобную карбониидроокись титана и основ циркония, предварителье в тонком слое при иися тия температ дне -ведут н 1 омощью карбон ий свинца и л аммония соедиующих добавок изна п .рошкообразны зированнуюной карбона раствора их со соединения тит дующими операц мола и спекани но высушенныЯО - 120 С. ония с послеливания, поо т ичающииповышения коэфеской связи сточники ин ормаци с це нятые во внимание пр кспертизе омеха стаби их па 1, Авто й 286012,2. Авто г 348128,3. Автоности других метров цирконагированного3 нца, ле анцем ил ем или с и цинтрон, 8-8,2 ведут при р Составитель В.едактор Л, Веселовская Техред А. Бабин овскаяКорректс 1 ар ош дписн раж ого митет ний и открытид4/5 Раушская на лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,фпвмула изобретения Способ получения пьезокерамических материалов на основе цирконато-титаната свинца осаждением с я тем, что,фициента электрпри сохранении электрофизи ческ то-титаната сви цинком, висмутоком, висмутом,цием, осаждение 11858/32 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 13035, Москва, Ж ское свидетел л. Н 01 В 3/О ское свидетел л. Н 01 С 21/ ское свидетел л. С 04 В 35/ Тангенсугла диэлектри"ческих ство СССР1968.ство СССР24, 1970.ство СССРО, 1974.