Способ обжига изделий пьезоэлектрической керамики

 

СПОСОБ ОБЖИГА ИЗДЕЛИЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ сложной конфигурации путем их непрерьтного перемещения через зону обжига со скоростью 0,2-20 мм/мин при одновременном действии положительного градиента температуры 30-220 С/см и охлаждения , отличающийся тем,. что, с целью повышения механической прочности и исключения механической обработки, перед обжигом заготовки оборачивают алюминиевой фольгой, а охлаждение осуществляют при воздействии отрицательного градиента темпера ,туры ЗО-ЮО С/см.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 111) yg g С 04 В 35/64 (21) 3610576/29-33 (22) 27.06.83 (46) 15.12.85.Бюл.й 46 (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им.N.À.Ñóñëîâà (72) О.П.Крамаров, А.В.Беляев и С.О.Крамаров (53) 666.655 (088.8) (56) Патент ФРГ Ф 2435437, кл. С 04 В 35/64, опублик. 1979 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 658113, кл. С 04 В 35/00, 1979. (54) (57) СПОСОБ ОБЖИГА ИЗДЕЛИЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ KEPAMHKH сложной конфигурации путем их непрерывного перемещения через зону обжига со скоростью 0,2-20 мм/баян при одновременном действии положительного градиено та температуры 30-220 С/см и охлаждения, отличающийся тем,. что, с целью повьапения механической прочности и исключения механической обработки, перед обжигом заготовки оборачивают алюминиевой фольгой, а охлаждение осуществляют при воздействии отрицательного градиента температуры 30-100 С/см.

1198043

Изобретение относится к технологическому процессу спекания изделий иэ керамики, в частности к спекаиию изделий сложной формы из цирконата-титана свинца, не подлежащих механической обработке, содержащих свинец или другие летучие при высоких температурах вещества.

Цель изобретения - повышение механической прочности и исключение меха- 10 нической обработки.

Сцекание заготовки по предлагаемому способу производят в следующей последовательности.

Заготовку (пакет заготовок) обора- 15 чивают перед спеканием в алюминиевую фольгу (B два или более слоев), затем передвигают, подвергая действию сначала большого положительного градиента температуры, при этом проис- 20 ходит быстрое окисление алюминиевой фольги, которая в дальнейшем становит- . ся экраном для летучих компонент пьезокерамики и выдерживает температу-. ры спекания. 25

Пьезокерамическая заготовка до температуры спекания представляет собой совокупность отдельных частичек пьезоматериалов, связанных адгезионными силами после формирования, и может З0 до спекания выдерживать большой градиент температуры. Когда заготовка ,достигает температур спекания,проис.одит последовательное спекание заготовки с вытеснением газообразной фазы вдоль максимального градиента температуры.

Зона максимальной температуры проходит вдоль заготовки (пакета заготовок). После этого заготовку 40 (пакет заготовок 1перемещают через зону заданного отрицательного градиента температуры.

В результате этого действия прекращается рост зерен, и уменьшается 45 вылет летучих компонент керамики.

Дополнительно исключаются термические удары, в результате которых спеченная керамика легко разрушается.

Способ спекания пьезокерамических . заготовок осуществлялся следующим образом, Заготовку, например, в виде цилиндра f 10 3 х 10 мм из пьезокерамики ЦТС-83Г оборачивают в 3-4 5Ы слоя алюминиевдй фольги марки А-5, толщиной 0,035 мм и помещают в подвегк, изготовленную из никелевой проволоки, Подвеску с заготовкой перемещают в канале печи, в которой создано необходимое температурное поле, Параметры температурного ф

dT поля: положительный градиент

Ьх переднего фронта, отрицательный граЬТ диент —. заднего фронта и темпераЬх тура спекания Т. „задаются нагревательными элементами, встроенными в канал печи.

ЬТ ЬТ

Данные приведены в

Ьх Ьх табл, 1 и 2.

Скорость V передвижения заготовки задается механизмом передвижения подвески и ее значения приведены в табл.l.

В табл.l позициями 1-15 обозначеЬТ ны режимы Ч и

Ьх

В табл.2 приведены значения механической прочности пьезокерамики

ЬТ на растяжение dp для различных ,Ь х при одном из возможных режимов

Ч, d x

Механическую прочность на растяжение Gp измеряют методом вклейки на образцах без видимых поверхностных трещин. При наличии дефектов образцы бракуют по внешнему, виду (в табл.2 это обозначено прочерком . Сравнительный анализ данных по Gp позволяет сделать следующие выводы. Для пьезокерамики ЦТС-83 Г оптимальным режимом спекания является: Y

ЬТ о

= 2,5 мм/мин; — = 200 с/см

Ьх

ЬТ о

= 50 с/см при Т д = 1080 С.

Диапазон значений U u

ЬТ

ЬТ

Ьх выбран исходя из значений d О

Ьх и электрофизических параметров керамики.

ДлIH Y z 0,2 MM/мин (позиции 1-3) и для Y > 20 мм/мин (позиции 13-15) сегнетокерамика получается либо перепеченной, либо недопеченой, что приводит как к низким электрофизическим параметрам 1-3, так и низким значениям dp 13-15. Диапазон

ЬТ

Ьх выбран аналогичным образом, увелиС

P ельный градиент с/см

200 230

Режим

0,1

0,2

2,5

20

22

15

Таблица2 вТ рицательный градиент

Ъ вх с/см

Режи

220

127

231

226 238

243 240 133

250 . 248 138

263 250 148

273 236 158

238 245

247 252

250 270

268 280 о чение = 220 с/см приводит к

Ьх значительному росту зерен, вылету свинца и, как следствие, к ухудшению прочностных и электрофизических свойств. Таким образом, граничные значения параметров режима спекания

Ь Т+ ЬТ

V,, составляют:

Ьх Ьх

ЬТ о

0,2-20 мм/мин, 30-200 с/см, ЬТ

Лх — = 30-100 с/см. Для пьезокераЬх мик, отличных от ЦТС-83Г, температура спекания обычно лежит в пределах

1000-1300 С, поэтому диапазон режИо ма спекания не изменяется, возможно уточнение оптимального режима в .указанных пределах.

Контролируемые электрофизические характеристики: диэлектрическая проницаемость Я, пьезомодуль о тангенс угла диэлектрических потерь

tg F, соответствует параметрам, указан98043 4 ным в ТУ 0306 для ЦТС-83Г. Значение для керамики ЦТС-83Г, спеченной по известному способу сгекания, сося тавляет p = 242 кг/см, что по сравнению с предлагаемым способом спекания меньше на 20Х.

Изделия, спеченные по известному способу, требуют механической обработки для устранения .обедненного

1б поверхностного слоя, который снижает механические и электрофизические характеристики пьезоэлементов. Изделия сложной формы, которые прйнципиально

-не подлежат механической обработке, могут быть получены только по предлагаемому способу обжига.

Применение предлагаемого способа

1 спекания в промышленности позволяет полностью отказаться от дополнитель20 ной механической обработки изделий, что приводит к экономюи сырья, энергии и трудозатрат, снижает себестоипродукции

Т а б л и ц а 1! 198043

Продолжение табл.2

Режи

/см

120

276 244

145

303 260 143

150

168

125

122

240 249 129

110

110

100

14

73

15

65

%Партии пьезоэлементов, электрофизические характеристики которых удовлетворяют .требованиям (ТУ 0306).

Составитель Н.Соболева

Редактор Е.Копча Техред M.Ïàðîöàé

Корректор И.Эрдейи

Заказ 7683/24 Тираж 604

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035., Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

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

286 295

300 306

300 320

302 308

244 248

243 245

243 248

300 250

305 247

240 240

249 249