Пьезоэлектрический керамическийматериал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц,8l0645

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.04.79 (21) 2746869/29-33 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з

С 04В 35/00

ГосУдаРстееикый комитет (23) Приоритет по делам иззбретеиии (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (53) УДК 666.655 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (72) Авторы изобретения E. Г. Фесенко, А. Я. Данцигер, О. H. Разумовская, В. С. Филипьев, E. С. Цихоцкий, T. В. Рогач и С. В. Гавриляченко

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (71) Заявитель (54) П ЪЕЗОЭЛ ЕКТРИ ЧЕСКИЙ КЕРАМИ ЧЕСКИ Й

МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области пьезоэлектрических керамических материалов и может быть использовано в радиоэлектронике для создания пьезопреобразователей различного назначения, в частности для изготовления пьезоэлектрических элементов высокостабильных электромеханических фильтров, широкополосных пьезоэлектрических фильтров, в высокостабильных датчиках вибраций и ультразвуковых линиях за- 1р держки, в устройствах на поверхностных акустических волнах.

Известны 3-х и 4-х компонентные системы твердых растворов, включающие

РЬТ10з, PbZr03 и один или два других ком- 15 понента (1 и 2).

Однако составы указанных систем обладают либо недостаточно высоким коэффициентом электромеханической связи, либо недостаточно высокой стабильностью резонансной частоты, либо высокой стабильностью в слишком узком температурном интервале, в то время как для некоторых применений, например, для широкополосных фильтров необходимы материалы, сочетающие высокие коэффициенты электромеханической связи с высокой стабильностью резонансной частоты в широком температурном интервале.

Техническим решением наиболее близким 30 к изобретению является материал, представляющий собой четырехкомпонентную систему, включающую, мол. %: РЬТ10з (47 5 — 57 5%), РЬЛгОз (80,05 — 37 12%) и добавки PbNb 2 Mn i Оз (7,74 — 9,55) з з

PbW т Mg т Оз (4,71 — 5 83%) (2).

2 2 З

Состав этой системы, лучший с точки зрения использования его в фильтровых устройствах, имеет высокую стабильность резонансной частоты в широком температурном интервале б/о/fr = 0,21%. Однако, коэффициент электромеханической связи его Кр=0,331 недостаточно высок, что ограничивает область применения указанного материала.

Целью изобретения является повышение коэффициента электромеханической связи при высокой температурной стабильности резонансной частоты.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий PbZrOq, PbTi03 и добавки, содержит в качестве последних PSb 2, з

Мп i Оз и PbSb q Nb q Оз при следующем

2 2 2 соотношении компонентов, мол. %.

810645

Спекание проводят методом горячего прессования по следующему режиму: темпертура 1080 — 1200 С„давление 200 кг/см, время выдержки 40 мин. Поляризацию об5 разцов проводят в силиконовом масле при температуре 140 С в течение 45 мин в поле напряженностью 30 — 48 кВ/см с последующим охлаждением под полем до 90 .

Данные о диэлектрических и пьезоэлект10 рических характеристиках исследованных составов системы приведены в таблице.

42,5 — 52,5

40,09 — 46,0

Мп i Оз 3,6 — 7,56 з

О3 1,5 — 9,3

РЬТ10з

PbZrO>

PbSb 2 з

PbSb i

В таблице приведены примеры конкретного выполнения материала.

Синтез составов материала осуществляют по обычной керамической технологии в защитной атмосфере Pbo. Температура синтеза 700 — 750 С, продолжительность 4—

10 час.

Диэлектрические и пьезоэлектрические параметры составов системы

PbTiO,— PbZrO> — PbSb, Mn, О,— PbSb, Nb, Оз

Состав, мол. %

Па раметр ы

И о о,"

ЮЮ

>а

Ыд

0foifr % № Ъ1Ъ составов

И

«1, .1 ж .Ю

Р, Cl

z. .12

V)

Ю а

Кр О„т;С (— 60 —: —,85) С) (— 10 —:+60)=С) 7,7

7,0

4,7

5,0

5,1

4,8

5,6

0,23

3,3

2,0

4,3

<О,1

<0,13

<0,13

<0,15

Как видно из таблицы, предложенный 15 пьезокерамический материал имеет высокие коэффициенты электромеханической связи Кр при высоких значениях стабильности резонансной частоты б/о/fr в широком интервале температур (— 60) С вЂ” (+85) С. 20

Лучшими являются составы № 3 — 8, имеющие Кр = 0,38 — 0,47 и б/о/f r = 0,22 — 0,32% в интервале температур (— 60 С) — (+85 С) .

Кроме того, составы № 3 — 6 имеют высокие значения стабильности резонансной 25 частоты в узком температурном интервале (— 10 С) — (+60 С) б/о/f„(0,1 — 0,15%, что в сочетании с высокими значениями коэффициентов электромеханической связи

Кр=041 — 0,47 является важным для неко- 30 торых применений, например в резонаторах изгибных колебаний.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический керамический мате- 35 риал, включающий РЬХгОз, PbTi02 и добавки, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента электромеханической связи при высокой температурной стабильности резонансной частоты, он содержит в качестве добавок PSb 2, Мп i Оз з з и PbSb g Nb g Оз при следующем соотно2 2 шении компонентов, мол. %:

РЬТ10з 42,5 — 52 5

PbZrO3 40,09 — 46,0

PbSb 2 Мп 1 Оз 3,6 — 7,56 з з

Оз 1,5 — 9,3

2 2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1.275961, кл. С13 опубл. 1972.

2. Патент США № 3403103, кл. 252-629 опубл. 1970.

3. Авторское свидетельство СССР № 496251, кл. С 04В 35/00, 1975.

НПО «Поиск» Заказ 512!8 Изд. № 208 Тираж 661 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

2

4

6

8

42,5

45,0

46,5

47,0

47,5

48,0

48,5

50,0

45,0

52,5

40,0

45,0

44,0

42,8

42,4

42,0

41,6

41,2

42,2

40,70

40,09

50,64

4,02

3,85

3,74

3,7

3,66

3,64

3,6

6,3

5,0

5,98

7,56

7,48

7,15

6,96

6,9

6,84

6,76

6,7

1,5

9,3

1,43

1,S

S60

700

0,48

0,40

0,56

0,60

0,5

0,76

0,94

0,42

0,46

0,36

0,65

0,382

0,351

0,47

0,44

0,41

0,45

0,42

0,382

0,385

0,351

0,279

1500

318

317

316

294

294

282

0,67

0,42

0,32

0,26

0,22

0,31

0,33

0,25

0,6

0,6

1,97