Способ повышения сегнетожестокости пьезоэлектрической керамики

(22) За н влено 22,06,77(2 1) 24 99373/29-3 04 В 35/00 с присоединением заявки Государстееииый комитет 23) Приоритет СССР дв делам изобретеиий(72) Авторы изобретения Г. Фесенко, О. И. Прокопал1 Д. Гринева и Ю, М, П Ростовский ордена Трудового Красного Знаме государственный университет 71) Заявктел СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СЕГНЕТОЖЕСТКОСТПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ йст ь свойств, ей подат- трическим ся услокнечто приводи ам химичес ение высок к дополнительас в ого сырья, эатрудой степени гомоо няет достгенности ых вещест остигает 7 смесях тве а число их , с увеличе ость морф величивается енно когд того мерн оотерь 1 дбобротность ием числа компоотропной фазовой (К - компонентная )-мерной морфоповьн.яет длитель-ф Кроме нентов област систем тропно ают ео оценит адает (Кстью), чт. Изобретение относится к пьезокерамическим материалам. Оно может быть использовано для получения пьезоматериалов с повышенней сегнетожесткостью и создания на их основе электромеханических преобразователей, применяемых в фильтровой технике, ультразвуковых линиях задержки, пьеэотрансформаторах и в других устройствах радиоэлектроники, в которых целесообразно испольэовать пьезокерамику с повышенной сегнетожесткостьюПод сегнетожесткостью сегнетопьезокерамики понимают совокупно связанных с большей ипи меньш ливостью доменных стенок элек и механическим воздействиям. сегнежесткости такие параметр диэлектрическая проницаемость тангенс угля диэлектрческих и умеьцаются, а механическая д Йм, скорость звука Уи - возраст Испорть:у эти н:рякттрн, мож сегн"т:конь "эомятериал характер ее изменения при воэде вин различных факторов.Известен способ повышения сегнетожесткости свинецсодержащей пьезокерамики вида РЬТО -РЫО РЬТО-рь 2 гО -рВ Е О э э э э1 15 р эюОн состоит в увеличении числа компонентов в системе за счет дополнительного ,введения изоструктурного сложного окисла со структурой типа перовскита .аа, ь")о, Я,Существенным недостатком этого способа являет ни ердыхность эксперимента цо определению сос тавов" с оптимальными параметрами.Наиболее близким техническим решением к даццолу является спссоб иовыщения сегнетожесткости путем термообработ. сегнетожесткость,не обеспечивает существенного улучшения температурной ста Обильности резонансной частоты.Цель изобретения - повъпдение сегнетожесткости без снижения коэффициентаэлектромеханической связи и удельногообъемного электрического сойротивлеция 15и улучшение температурной стабильностирезонансной частоты.Поставленная цель достигается тем,что в способе повышения сегнетожесткостипьезокерамической керамики на основе 20цирконата-титаната свинца путем термообработки ее в восстановительной атмосфере, термообработку осуществляют настадии отжига в Атмосфере, создаваемойвведением в камеру для отжига графита 25иэ расчета 0,001 г/см объема камеры,при 630-790 С в течение 1-1,5 ч,Предлагаемый способ повышения сегнетожесткости осуществляется следующим образом. 30Спеченные сегнетокерамические образцы с нанесенными на них электродамипомещаются в керамическую трубку,заполненную воздухом, Одновременно сисследуемыми образцами в трубку пода- зБются изделия иэ графита. Труба герметикчески закрывается и нагревается. Привысоких температурах графитовые изделияначинают реагировать с кислородом воздуха. В результате в трубке образуется 40атмосфера СО, в которой происходитвосстановление исследуемых образцов.Режим отжига в восстановительной ат мосфере: температура 630-790 С, про должительность выдержки 1-1,5 ч, 45Предлагаемый способ позволяет повысить сегнетожесткость пьезоматериаловразличной сложности как на основе системы РЬТ 0 -РЫгО , так и на основеР 0 -РЬ 0 -РЬЬ- Ь" 0 0Р,рн в з э ю-р рр;Синтез материалов осуществляют по обыч-ной керамической технологии в защитнойатмосфере РЬО . Температура синтеза700-850 оС, продолжительность 4-10 ч.Спекание образцов проводят методом горячего прессования по следующему режиму,температура 1080-1150 оС, давление 060200 кг/см, продолжительность выдг ржки 40 миц, Электроды наносят вжигацием серебряной пасты. Приготовленные таким образом сегцетокерамические образцы отжцгают в восстановительной атмосфере СО по описанной выше методике.Данные по влиянию условий отжигана диэлектрическую проницаемостьтЕ /Я 1 Умеханическую добротность Й ц,скорость звука, а также величину относительного изменения резонансной частоты ЛЕгЯг в интервале 20-80 С,ФЭгде 1 га - частота, измереннаяпри 20 Сприведены в табл. 1.Поляризацию проводят в силиконовоммасле при 140 оС в течение 45 мин вполе напряженностью ЗЬКв/смс последующим охлаждением под полемд. 90 ос.В табл, 2 приведены данные зависимостии/с от электрическогополя, при различных условиях отжига.Как видно из табл. 1 отжиг исследуемых материалов в агмосфере СО приводит к увеличению Йц, и, уменьшению 1 /Яо т,е. сегнетожесткостьпьезоматериалов повышается. Важно,что при повьпдении сегнетожесткости . КР и Д не понижаются.Повышений сегнетожесткости предложенным способом достигается без увеличения числа компонентов (иэоструктурных либо не иэоструктурных), т.е. безусЛожнения системы твердых растворов,что дает экономию, химического сырьяособенно в случае использования дорогостоящих химреактивов. Повьддецие сегнетожесткости предложенным способом может быть особенно эффективным для жестких многокомпонентных систем твердых растворов типа РЬ 110 -РЬЪ 0 -Рьь Ь" 0 И В з ъ лр3.;РЬ0 в которых модифицированием уже зачастую нельзя добиться большего ужесточения. Иллюстрацией сказанному могут служить составы 3 и 7 табл. 1. Модифицирование состава 3 известным модификатором железом це приводит" к повъпдению сегцетожесткости. Сегнетожесткость состава 7 уменьшается поскольку параметры/ фдцовышаются о 9, Я,понижаются. Однако при отжиге состава 3 в восстановительной атмосфере наблюдается повышение сегцетожесткости относительно составов 4-6. Предложенный способ повышения сег нетожесткости имеет преимушества по сравнению с известными, т.к. он прост5 726060 6и позволяет без допопнительного услож /Ц,повышения Ч . При этом К ипения системы твердых растворов добить- р не ухудшаются а темпер1 ( ду шнотсяу а температурная стяся уменьшения диэлектрических Я д и бильность резонансной частотыно частоты улучшаетмеханических потерь (4/Йм), уменьшения ся,726060 о о о о А 14 ы о о о СО СО СО ф)д(И фМ М о Ор ГСО/ Сс,. 63 О) о й Р 1 С" СО о Щ СО о й СО оо О СО о 0) . о о С о К С 9 (Э ь Щ СО о СО о р. в а и 3,оо р О сс СО,оО ьОтщ ооЬоГ ОСО Ч ОоОо ,8 У ИисфиС 93"2 и ф о б о о Сг Э Ю + Сф) о Ч о- Я Р а о 3 о о Ис + о ,3 Ф о Б Р а СР Г ф М о С оЬ.МВЭ ФВВфйФ ЙИ.иФЧеаюе ау4113.,ф,4 76Ф о р м у л а и з о б р етеи яСпособ повышения сегнетожесткости.,пьезоэлектрической керамики на основецирконата-титаната свинца путем термообработки в восстановительной атмосфеВМ. о т л и ч а ю ш и й с я тем, что . сс.4 длью повышения сегнетожесткостибез снижеиия коэффициента электромгкани 4 сой связи и удепьного объемногоэлектрического сопротивлейия и улучшения температурной стабильности резонансной ч 4 стбгы, термообработку осущест( 060 12вляют на стадии отжига в атмосфере,которуюсоздают введением в камерудля отжига графита из расчета 0,001 г/смобъема камеры, при 630-790 С в течение 1 15 чИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР457319 ь кл. С 04 В 35/46, 1973.2. Смажевская Е. Г., Фельдман Н. Б.Пьезоэлектрическая керамика. "Советское радио, Му 1971 фСоставитель, СоболеваРедактор Т. Портная ТехредЭ, Чужик Корректор М. ВигулаЗаказ 848/17Тираж 671 Подписное1 ШИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5МВЮЬФвЫМаъйХФ с 4 г .: а %,Ен Щ у, "д, Щ -" -. ш:Филиал ППП "Патейт", г. Ужгород, ул, Проектная, 4