Пьезоэлектрический керамический материал

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий цирконаттитанат свинца с добавками оксидов цинка, висмута и марганца, отличающийся тем, что, с целью удешевления Материала при сохранении высоких значений механической добротности и низких диэлектрической проницаемости , он дополнительно содержит оксид церия при следующем соотношении компонентов, мол. %: 0,98-1,96 Оксид цинка 0,32-0,66 Оксид висмута 0,99-1,48 Оксид марганца 0,49-0,99 Оксид церия Цирконат-титанат Остальное свинца

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ(ЩЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

am) С 04 В 35/49

/

I (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР1ЫТИЙ (21) 3536297/29-33 (22) 11.0 1.83 (46) 07.08.84. Бюл. 11 29 (72) О.С.Дидковская, Н.С.Морозова, 3 И.Швец, Г.E Савенкова, Г.В.Лунев и В.В.Климов (53) 666,655(088.8) (S6) 1. Proc. 9EFE. v. 53,Ф 10, 1965, р. 1552 °

2. Авторское свидетельство СССР

N9 1030344, кл. С 04 В 35/49, 1982, (54)(57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий цирконаттитанат свинца с добавками оксидов

„.SU„„11О68О7 Д цинка, висмута и марганца, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью удешевления Материала при сохранении высоких значений механической добротности и низких диэлектрической проницаемости, он дополнительно содержит оксид церия при следующем соотношении компонентов, мол. Ж:

Оксид цинка 0,98-1,96

Оксид висмута 0,32-0,66

Оксид марганца 0,99-1,48

Оксид церия 0,49-0,99

Цирконат-титанат свинца Остальное

1 1106

Изобретение относится к материалам, применяемым н радиоэлектронике, в частности для изготовления пьеэокерамических фильтров, работающих на объемных и поверхностных акустических волнах, Для этой цели необходимы материалы, имеющие низкие значения диэлектрической проницаемости, высокую механическую добротность при сравнительно высоких значениях коэффициента электромеханической связи.

Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе цирконата-титаната свинца PZT -6B (фирма

"Бернитрон", CU!A) (1 ).

Однако материал имеет сравнительно высокие значения механической добротности (1300).

Известен также пьезоэлектрический керамический материал на основе цир20

Коната-титаната свинца,нключающий добавки оксидов цинка, висмута, марганца и германия (ZnÎ вЂ” 0,74 — 1,95;

Bi Π— 0 32 — 1 30 Nn0 — 0 74

1,95; Сео — 0,38 — 0,99), который отличается пониженными значениями диэлектрической проницаемости (240-330) и высокими значениями механической добротности (1450-2300) (23.

Цель изобретения — удешевление материала при сохранении высоких значений механической добротности и низких — диэлектрической проницаемос, ти.

Поставленная цель достигается тем,35

-что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий цирконат-титанат свинца с добавками оксидон цинка, висмута и марганца, дополнительно содержит оксид церия при следующем соотношении компонентов, мол. %:

Оксид цинка 0,98-1,96

Оксид висмута 0„32-0„66

Оксид марганца 0,99-1,48

Оксид церия 0,49-0,99

Цирконат-титанат свинца Остальное

Оптимальное сочетание характеристик материала имеет место при содержании цирконата свинца в цирконате 5Î титаната свинца, равном 60-72 мол.%.

Пример 1. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол.X:

Zn0 0,99

ИпО 0,99 55

СеО 0,99

Bi 0 0,32

Pb (7. Г ц 1 1 1 ээ) Ор, 9 6, 7 1

80, 53

22,28

9,63

0,25

807 2

Для приготовления 100 г материала укаэанного состава готовят шихту, состоящую иэ следующих компонентов, г:

Ph Со„ 80,53

Лг О. 24,87

Ti0

7,94

Zn0 0,25

Ипо у 0,27

СеО 0,53

Bi O 0,48

Шихту готовят в шаровой или нибромельнице. Полученную шихту подвергают обжигу (в виде брикетон или порошка) при 900+20 С в течение 2-3 ч.

Прокаленный материал измельчают н порошок с размером частиц не более

3-5 мкм, добавляют в качестве связки нодный раствор поливинилового спирта и прессуют заготовки, например, в виде дисков при удельном давлении 1-1,5 т/см . Спрессованные заготовки помещают на керамические подложки из диоксида циркония (или оксида алюминия), накрывают такой же подложкой (обраэцы в таком виде можно поместить н никелевый пакет), затем помещают в печь и спекают при 1180+30 С в течение 2-3 ч. Скорость подъема температуры составляет

150-200 /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 н течении 15-30 мин. Поляризация изделий осуществляется в среде полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-Ь при

100 20 С н постоянном электрическом поле с напряженностью 3-4 кВ!мм.

Свойства полученного материала, измеренные на дисках диаметром 10+1 мм и толщиной 1+О 005 мм, приведены н таблице.

Пример 2. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол.%:

7по 0,99

М 10., 0,99

Сео, 0,99

0,32

4 3

Для прйготонления 100 r материала укаэанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов, r, ГЬСО

Zr0., 7iO., ZnO

1106807

МпО г 0,27 сео . 0,53

2 З

0,48

Дальнейшие операции аналогичны описанным в примере 1.

Пример 3. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол. .:

ZnO 0,99

Мпог 0,99 сеог 0,99

Bi2О3 0,32

РЬ(гоь4 Tlp м) Оз 96,71

Для приготовления 100 г материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов, г:

80,53

Zro2 23,76

TiO 8,67

ZnO 0,25

0,27

Сео 0,53

В1 О 0,48

Дальйейшие операции аналогичны описанным в примере 1.

Пример 4. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол. :

ZnO 1,96

МпО 0,99

СеО2 0,49

BiгО, 0,32

Pb (Zr î ВвТ1 о ъг) Оз 96, 24

Для приготовления 100 r материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующим компонентов, г:

РЬСО 80,53

Zr0> 25,24

Т102 7,70

ZnO 0,50

Мпог 0,27

Сеог 0,26

Bi2O3 0,48

Дальнейшие операции аналогичны описанным в примере 1.

Пример 5. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол. %:

ZnO 0,98

Мпог 1,48 сео 0,49

BiгО 0,66

РЬ(ЕгоьЕТ1ЦЗг Оз 96,39 .

Для приготовления 100 r материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующим компонентов, r:

45

РЬЯНО, 80.53

Zro2 25, 24

Т10 7,70

ZnO 0,25

5 Мпог 0,40

GeO2

В120 0,96

Дальнейшие операции аналогичны описанным в примере 1.

Пример 6. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол . .:

ZnO 0,99

МпО 0,99 сео 0,99

"2 3 0,32

Pb (Zr о го Ti о зо) оэ

Для приготовления 100 r материала указанного состава готовят шихту, состоящую из следующим компонентов, г:

ppbbCC003 80,53

ZrOг 25,99

Т10 7,22

25 Zno 0,25

Мпо г 0,27 сео 0 53

2 3

0,48

Дальнейшие операции аналогичны

30 описанным в примере 1.

Пример 7. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол. :

ZnO 1,96

35 Мпот 0,99

Се02 0,49

0,32

РЬЬг „ т1 . )о 96,24

Для приготовленйя 100 г материа40 ла указанного состава готовят шихту, состоящую из следующих компонентов, г:

PbСО 80,53

ZrOã

Т10 6,74

ZnO 0 50

Мпо2 0,27 сео 0,26

Bi2O 0,48

50 Дальнейшие операции аналогичны описанным в примере 1.

Пример 8. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мол. %:

55 Епо 1,47

MnOã 1,23

Сеог 0,73

Bi 0 0,49

Pb (Zr o <>Т1 >> ) О 96,08

1106807

1с

Материал примеру

1780

1460

1560

1800

2240

2300

1700

1660

>0 Извест-ный

240-330 0,23-0,45 1450-2304

460 0,25

PZT -6В

1300

Составитель H..Фельдман

Редактор H.Åãoðîâd Техред С.Мигунова Корректор O.Луговая

Заказ 5715/18 Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. «/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Для приготовления .. 100 г материл ла указанного состава готовят шихту, состоящую из следующим компонентов, г:

РЬСО 80 53

ЕгО 24,87

TiO 7, 9 i

ZnO 0,38

Мпо, 0,33

СеО 0,40

В1. 0. 0,48

Дальнейшие операции аналогичны описанным в примере

Свойства полученного по примерам 1-8 материала приведены в таблице.

Как видно из таблицы, по своим основным характеристикам предлагаемый материал совпадает с известным, однако его стоимость существенно ниже из-з а разницы в стоимостях оксидов германия и церия, которые равны соответственно 330 и 15-35 руб.

280 0,30

290 0,37

270 0,32

290 0,27

255 0,28

260 0,30

250 0,24

270 0,29