Способ получения пьезокерамических материалов

 

Использование: технология производства пьезокерамической керамики. Сущность изобретения: оксид свинца, оксид циркония и метатитановую кислоту смешивают в центробежно-планетарных мельницах в течение 3-5 мине ускорением 20-1 ООд м проводят термический отжиг.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t

I.4 (iM (.„) (21) 4868066/33 (22) 21.09.90

{46) 30.10.92. Бюл. ¹ 40 (71) Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО АН СССР (72) Н.В.Косова, Е.Г.Аввакумов. В.B,Ìåëèхов и Б.Г.Полковниченко (56) Заявка Великобритании .

¹ 2172279, кл. С 04 В 35/49. 1986.

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для получения пьезоэлектрической керамики.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения пьезокерамического материала на основе ЦТС, включающий следующие стадии; помол смеси оксидов металлов в течение 1 ч в ацетоне, сушку шликера на воздухе при 60 С и просеивание через сито, первую прокалку при 800 С в течение 5 ч, помол в течение 4 ч в ацетоне, сушку и просеивание. прессование порошков и обжиг при 1100 С со скоростью

600 /ч.

Недостатком прототипа является его многоступенчатость, длительность и применение высоких температур.

Целью изобретения является упрощение процесса получения пьезокерамических материалов на основе ЦТС, понижение температуры синтеза и уменьшение длительности синтеза.

Указанная цель достигается тем, что смесь, состоящую из метатитановой кислоты, оксидов циркония и свинца взятую в Ы„ 1772098 A 1 (н)5 С 04 В 35/00, В 02 С 7/18 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: технология производства пьезокерамической керамики. Сущность изобретения: оксид свинца, оксид циркония и метатитановую кислоту смешивают в центробежно-планетарных. мельницах в течение 3-5 мин с ускорением 20-100g и проводят термический отжиг, заданном стехиометрическом соотношении подвергают механической ак.ивации в центробежно-планетарных мельницах в течение 3 — 5 минут при ускорении 20-100g.

Полученную смесь отжигают при температуре 850 С и скорости нагрева 150 /мин с выдержкой 30 мин.

Пример 1. 6 r смеси, состоящей из метатитановой кислоты и оксидов циркония и свинца в указанном стехиометричес.ком соотношении, загружают в титановые барабаны с титановыми шарами и в течение 4 мин проводят активированпе материал::: в центробежно-планетарной мельнице ЗИ-2

150 при ускорении 40g. По данным рентинофазового анализа получается однородный продукт заданного состава.

Пример 2. B условиях примера 1 производят механическую активацию указаннойй смеси в течение 4 MMH при ускорении

20g. Конечнь и продукт формируется лишь после отжига полученной гмеси при 850 в течение 30 мин.

Пример 3. В условиях примера 1 производят механическую активацию указанной смеси в циркониевых барабанах .с циркониевыми шарами в течение 5 мин. По

1772098

Составитель С.Пашкова

Техред М,Моргентал Корректор Н.Король

Редактор

Заказ 3811 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 данным РФА в результате получается однородный продукт заданного состава.

Как видно из примеров, процесс механической активации, при нагрузках менее

20g не эффективен, а верхний предел на- 5 грузки (100g) ограничен существующими аппаратами.

Механическую активацию целесообразно, проводить в барабанах из титана или циркония с использованием шаров из того 10 же материала во избежание намола железа (при использовании стальных шаров и барабанов) или оксида алюминия (в случае шаров и барабанов из керамики), ухудшающих свойства ЦТС, Натир титана и циркония со- 15 ставляет - 0,3 мас. и не влияет на свойства конечного материала.

Применяемые центробежно-планетарные мельницы позволяют не просто измелчать исходные компоненты смеси (как в 20 случае использования вибромельниц), а путем активации твердых оксидов за счет создания дефектов в их кристаллических решетках проводить первую стадию твердофазного синтеза непосредственно в бара- 25 банах мехактиватора при комнатной температуре. На второй стадии предлагаемого способа синтеза(отжиг при 850 С) происходит формование структуры уже синтезированного ЦТС, при этом нарушение состава конечного продукта отсутствует, т.к. сам ЦТС обладает сравнительно низким давлением пара при этой температуре, Это обеспечивает получение пьезоке35 рамики со стабильными пьезоэлектрическими CBOACTBBMN, Однако применение MA для получения пьезокерамического материала -на основе

ЦТС становится наиболее эффективным лишь при использовании в качестве одного из исходных компонентов метатитановой кислоты вместо диоксида титана. Именно метатитановая кислота существенно ускоряет процесс механохимического синтеза

ЦТС.

Использование заявляемого способа по сравнению с прототипом позволяет упростить процесс изготовления пьезокерамического материала на основе ЦТС путем сокращения ряда промежуточных стадий, понизить температуру синтеза (I стадии— при комнатной температуре, I I стадии — при

850 С), уменьшить длительность синтеза (! стадия — 3 — 5 мин, II стадия — 30 мин).

Формула изобретения

Способ получения пьезокерамических материаг.ов на основе цирконата титаната свинца, включающий смешение оксидов свинца и циркония и титансодержащего компонента и последующий термический отжиг, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса изготовления, снижения температуры и времени синтеза, в качестве титансодержащего компонента используют метатитановую кислоту, смешение проводят при механической активации в центробежно-планетарных мельницах в течение 3 — 5 мин с ускорением 20-100g.