Пьезоэлектрический керамический материал

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий цирконатТИтаКат свинца и добавки оксидов цинка, висмута и марганца, о т л ич а ю щи и с я тем, что, с целью увеличения мехайическрй добротности и улучшения температурной стабильное ти резонансной частоты, он дополнительно содержит оксид германия при следующем содержании компонентов, мас,. - -/ ., , Оксид цинка 0,74-1,95 5ксид висмута 0,32-1,30 Оксид марганца 0,74-1,95 Оксид германия 0,38-0,99 Цирконат-титанат свинцаОстальное 2 Материал по п 1, о т л и ч аю а, и и с я тем, что цнрконат-титанат свинца содержит 56-73 мол.% циркона- g та свинца. сл с

,OCNOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН а

Я5П С 04 В 35 49

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Я :.„ ..;,;,, И АВТОРСКОМУ СВИДЯ ГЕПЬСТВУ (21) 3414373/29" 33 (22) 30.03. 82 (4б) 23.07.83. Бюл. Р 27 (72)О. С. Дидковская, Н. C. Морозова, Э. И. Швец, Г. В. Лунев, В. В. Климов, В. В. Приседский, Б. N. Попов, В. A. Голосов и B.È.Øèøковский

:(53)ббб.б55(088.8) (5б)1. Смажевская Е.Г. и Фельдман Н.Б.

Пьезоэлектрическая керамика, 1971, "Советское радио", с. 44-45.

2, Авторское свидетельство СССР В 286012, кл. Н 01 В .3/00, 1969(npq . тотип). ,(54)(57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРИ4ИЧЕСКИИ NATEPHAR, содержащий цирконат титанат свинца и добавки оксидов

„„SU„„1030344 А цинка, висмута и марганца, о т л ич а ю щ и и .с я тем, что, с целью увеличения механической добротности и улучшения температурной стабильности резонансйой частоты, он дополнительно содержит оксид германия при следующем .содержании компонентов, мас Л:

Оксид цинка: 0.,74-1,95 Оксид висмута 0,32-1 30

Оксид марганца 0,74-1,95

Оксид германия 0,38-0,99

Цирконат-.титанат свинца ОстаЛьное

2. Материал по н. 1, о т л и ч аю шийся тем, что цирконат-титанат свинца содержит 56-73 мол.Ъ циркона- та свинца.

1030344

Изобретение относится к материалам, применяемым в радиоэлектронике, в частности для изготовления пьезокерамических фильтров, работающих на объемных и поверхностных акустических волнах. 5

Известен пьезоэлектрическнй керамический материал на основе цирконата титаната свинца PZT-бВ, отличающийся высокой температурной стабильно" стью резонансной частоты f1 3. 10

Однако этот материал имеет сравнительно высокие значения диэлектрической проницаемости (460) и недостаточно высокие значения механической.добротности (1300 ). 35

Наиболее близким к изобретению техническим решением является пьезокерамический материал на основе .цирконата-титаната свинца Pb(Zr „ Ti„„)0, содержащий добавки оксидов марганца, висмута и цинка. При значении Х

0,55-0,60 можно получить материал, имеющий значения диэлектрической проницаемости 320-400, коэффициента электромеханической связи К = 0,350,47 f23.

Однакотемпературная стабильность резонансной частоты и механическая добротность известного материала недостаточно высокие:Я,„ = 1000-1200

ТКЧ=(90-120).10 6 1/град. Высокие зна->О чения температурного коэффициента ча" стоты ТКЧ и сравнительно невысокая

Механическая добротность затрудняет использование указанного материала для изготовления пьеэокерамических 35

Фильтров.

Цель изобретения - увеличение механической добротности, улучшение температурного коэффициента резонансной частоты. 4О

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал содержащий цирконат-титанат свинца и добавки оксидов цинка, висмута и марганца, дополнительно содер-45 жит оксид германия при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ|

ОКсид цинка 0,74-1,95

Оксид висмута 0,32-1,30

Оксид марганца 0,74-1,95

Оксид германия 0,38-0,99

Цирконат-титанат свинца Остальное

При этом пьезоэлектрический керамический материал содержит в циркойате титанате свинца 56-73 мол.В цирконата свинца.

Пример 1. Материал содержит, мол.a: Zn0 0,99; В1 0з 0,33; МпО

1,48р Ge020,49ð- и РЪ(Его7оТ 2 0 96,71..

Для прйготовления lvv г материала готовят шихту, состоящую из следующих компонентов, г: PbC0380,53; Ег02

25.99р 710> 7.22; Zn0 0,25, В1203 0 48Г

Мп02 0,40 и бе02 0,16.

Шихту готовят s шаровой или вибромельнице. Полученную шихту подвергают обжигу,fa виде брикетов или порошка) при 900 1 20 С в течение 2-3 ч.

Прокаленный материал измельчают в порошок с размером частиц не более

3 мкм, добавляют в качестве связки водный раствор ноливинилового спирта и прессуют заготовки, например, в виде дисков при удельном давлении

1-1,5 т/см2. Спрессованные заготовки помещают на керамические подложки иэ диоксида циркония (или оксида алюминия ), накрывают такой же подложкой (образцы.в таком виде можно поместить в никелевый пакет j затем помещают в печь и спекают при

1120-1160 С в течение 2-3 ч. Возможно применение среды кислорода при спекании. Скорость подъема температуры составляет примерно 200 С/ч, охлаждение проводится вместе с печью.

Спеченные иэделия шлифуют до заданного размера, затем на них наносят электроды методом вжигания серебряной пасты при 780 + 50"С в течение

15-30 мин. Поляризация изделий осуществляется в среде жидкого диэлектрика, например в полисилоксановой жидкости ПЭС-.5, при 100-120 С в постоянном электрическом поле с напря- женностью 3-4 кВ/мм.

Свойства полученного материала, в зависимости от состава, измеренные на дисках диаметром 10 + 1 мм и толщиной 1 + 0,005 мм, привержены в таблице.

1030344 ("« х

3» о

3» о о (»

1 I

Ю

Ю

»сЪ

СЧ с о

Ю ct аА Ю

Н С(Ю

Ю

CO

С9

Ю

С»

О\

\ ( ((3

lg о

С(О О\

СЧ СЧ с о о

Сс Ю

N С"Ъ с с о о

СЪ

«31 ч( с с о о! »

СЧ с

С»

С1Ъ С1Ъ Ф СЧ с с о о

I

О

l ц.»

1 .

1»с»

1- В

I aa»

I о о

С1Ъ С1Ъ

С Ъ 61Ъ о о

aA»О

С (. СЧ о о

СС» Ч7

94 СЧ

1

1

1 1

1.

1

I

I

1

С (+ о

1ф аа» о

C.

М

О

CL г

О

3 C»

hk

О

CL!

1»»

I -" 3= ф Ф

О О ( ((г(.О Р а а

О

ia(»

С3

Ф4

О

О. и о о

1

1 г С" с"3

СО 3» а

Ю . »C» aO

О\ О\ С»а

Сс(С1Ъ

СО С1Ъ с с Ъ аА

О\ Ch

Сс

CO с

Ю

О1

ОЪ

° Э с

CO CO сй

РЪ C»» ( с с с о о о

О» ОЪ

° Ф ОЪ с о о

ОЪ aI с

О\ Ф

С»

aA

О1 31 с .с с-(гЧ

v ((3

Чф

Сс с

ОО 3

» (Oa Ch

Ch Ch. с с о о

О1

С»» с ь с ((3 ((3

Q о

1

Ф»

%О

Ю с о

Ч С3. Э О

aO aA %О . IA с с с с о о,о о

С Ъ

С Ъ с

О»

ОЪ с

ОЪ

Оа с о

I

t о

1 С.!

»(Ъ Г- .

Ol с с с! ФС

О», ОЪ с

Ю 31

С с

С»

Оъ c(a

Ch ОЪ с с о о

I

I

I

I

I

I

I 1

I

1

I

I !

1

I

1

1

I

l

I

1

l

1

I y

1g

3 Й

I и 1

t o

1 т Ц

I1»» I

3 o.o

1 ч-(»О 1

I V I

1 Е О

I И 3»о

1& О О

1 щ I

1 1

3

1 ! I

I .

1 1 а

1 Ж

1 1

1 1 .I 1 1.

I 3

t t о

I E4 3

I .! 1

1 I

I 3

I

l l

1 1

I 3

СЧ с

1. 3» I

1 СЯ

I, 3

I

СЧ I

1 О

I Я

I я 1

I I

I 1

1 I

1 .С(с3 I

i У 1

I CO I

I.

1 — 1 о

О

»1»

ФО

О

М

О а о о

13

IС»Ъ

О О (.(H,О 4 а. а о

lL

С5

О

О СЪ»»Ъ О

ll1 al У СО ю о о ю о со»сЪ с(Ъ (» ЧЭ 31 СЧ 1 с-3 с4 ч-3

О ОЪ . а»

С»Ъ С5 %О с с о о ( (ОЪ (1") с

ЧР 1

О1 1

I

СО I

ОЪ 1 с о

I

С(Ъ I с а< 1

1030344

Составитель И, ФемьдМаи

Редактор Г. Беэвераеико Текред В.далекорей

Корректор О. тигор

Заказ 5101/26 Тираа 622

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ао делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ф-35, Рауиижая ааб., д. 4/5

° ВЮ филиал HGlI "Патвнт", г. Узаарсщ, ул. Проектная, 4

Подлисное

Как видно из таблицы, предлагаеваай материал имеет, новы аениую Механическую добротность и высокую темиературную .сТОбильность резонансной частоты °