CN1104396C - 压电陶瓷组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含有陶瓷化合物和锰的压电陶瓷组合物。陶瓷化合物是主要组分，它可用通式(Sr1-xMx)Bi2Nb2O9表示。在该式中，M是二价金属元素，而x满足0≤x≤0.3。当折算为MnCO3时，锰的含量为1.0%重量或更少(不包括零)。

Description

压电陶瓷组合物
本发明涉及压电陶瓷组合物，更具体地是涉及用以制造压电陶瓷滤波器和压电陶瓷振荡器之类压电陶瓷元件材料的压电陶瓷组合物。
主要包含钛锆酸铅(Pb(TixZr1-x)O3)或钛酸铅(PbTiO3)的压电陶瓷组合物已被广泛用来制造压电陶瓷滤波器和压电陶瓷振荡器之类的压电陶瓷元件。主要包含钛锆酸铅或钛酸铅的压电陶瓷组合物一般是用氧化铅制备，产品的均匀性会因氧化铅的蒸发而降低。与此相反，以通式(Sr1-xMx)Bi2Nb2O9表示的、主要包含分层的铋化合物的压电陶瓷组合物不含氧化铅，因此不会产生这类问题。
但是，主要包含分层的铋化合物的压电陶瓷组合物的电气机械耦合系数kt很小，因此还未在实践中广泛使用。
鉴于以上情况，本发明人进行了认真的研究，以改进主要包含分层的铋化合物的压电陶瓷组合物的电气机械耦合系数，从而提供了一种压电陶瓷组合物，当将其用作制造压电陶瓷元件的材料时，呈示实际上可以接受的电气机械耦合系数kt的值(大于10％)。
本发明的压电陶瓷组合物包含一种陶瓷复合氧化物和锰，其中的陶瓷复合氧化物是主要组分，可以用通式(Sr1-xMx)Bi2Nb2O9表示，式中M是二价金属元素，x满足0≤x≤0.3，折算为MnCO3时，锰的含量是1.0％(重量)或更少(零除外)。上述参数x的数值限制在0-0.3，因为x在这范围之外时，本发明的效果并不显著，不能得到可使压电陶瓷组合物能供实用的电气机械耦合系数kt。当折算至MnCO3时，锰的含量限制在1.0％重量或更少(不包括零)，因为锰含量在该范围之外时，不能得到可极化的陶瓷。
此外，当上述通式中的M是选自Ca或Ba的至少一种金属时，本发明的效果特别优良。该组合物中可同时包含Ca和Ba作为M。
通过本发明的以下较佳实施例的说明，可更清楚了解本发明以上的和其它的目的、特征和优点。
以下更详细说明本发明。
按以下方法制备各种压电陶瓷样品。
提供并称量SrO、Bi2O3、Nb2O5、CaO、BaO、BaO和MnCO3各种原料，以制备通式为(Sr1-xMx)Bi2Nb2O9的复合氧化物，其中M是二价金属，而x满足0≤x≤0.3。然后用球磨机将这些原料湿磨混合约4小时。将所得的混合物干燥，再在700-900℃煅烧。然后将该已经过干燥的混合物粗粉碎，加入适当数量的有机粘合剂在球磨机中湿磨约4小时，再通过40目的筛子，从而控制经球磨粉末的颗粒大小。随后将粒度受控制的粉末在1000Kg/cm2的压力下模压成直径为12.5mm厚度为1mm的圆盘，再将圆盘在空气中烧结，从而形成陶瓷圆盘。用常规方法在陶瓷圆盘表面(两个主表面上)涂复银膏并烧结，形成银电极之后，在150-200℃的绝缘油中施加5-20KV/mm的直流电压10-30分钟，将圆盘进行极化处理，从而得到作为样品的压电陶瓷。测量样品的密度，电阻率和电气机械耦合系数kt。结果如表1所示。
                        表1
        带有*号的样品是在本发明范围之外的样品
样品编号   M     X  MnCO3(重量％)    密度(g/cm3)      电阻率(Ω·cm)      kt(％)
  *1   -     0     0     6.75     2.0×1011     8.5
    2   -     0     0.1     7.05     4.0×1013     20.5
    3   -     0     0.5     6.96     6.0×1012     17.6
    4   -     0     1.0     6.80     4.0×1012     16.8
  *5   -     0     1.1     6.67     2.0×1010     不能极化
  *6   Ca     0.1     0     6.80     2.0×1011     8.8
    7   Ca     0.1     0.1     7.08     5.0×1013     22.9
    8   Ca     0.1     1.0     6.70     4.0×1012     19.7
  *9   Ca     0.1     1.1     6.65     2.0×1010     不能极化
  *10   Ca     0.3     0     6.65     2.0×1011     8.5
    11   Ca     0.3     0.1     6.98     4.0×1013     17.9
    12   Ca     0.3     1.0     6.67     2.0×1012     17.6
  *13   Ca     0.3     1.1     6.44     1.0×1010     不能极化
  *14   Ca     0.4     0.1     6.26     7.0×109     9.6
  *15   Ba     0.1     0     6.85     2.0×1011     8.7
    16   Ba     0.1     0.1     7.07     3.0×1013     21.9
  *17   Ba     0.1     1.1     6.65     1.0×1010     不能极化
  *18   Ba     0.3     0     6.67     9.0×1010     8.4
    19   Ba     0.3     0.1     7.00     1.0×1013     20.9
  *20   Ba     0.3     1.1     6.47     2.0×1010     不能极化
  *21   Ba     0.4     0.1     6.31     8.0×109     9.1
由表1可清楚看到，在本发明范围内的样品2、3、4、7、8、11、12、16和19，其电气机械耦合系数kt优于在本发明范围之外的样品1、5、6、9、10、13、14、15、17、18、20和21。
根据本发明，改进了主要包含分层的铋化合物的压电陶瓷组合物的电气机械耦合系数kt，并有利地制得了可作为制造压电陶瓷滤波器和压电陶瓷振荡器之类压电陶瓷元件的材料的压电陶瓷组合物。

Claims (2)

1.一种压电陶瓷组合物，它包含陶瓷复合氧化物和锰，其中的陶瓷复合氧化物是主要组分，用通式(Sr1-xMx)Bi2Nb2O9表示，式中M是二价金属元素，而x满足0≤x≤0.3，当折算为MnCO3时，锰的含量是1.0％重量或更少，但不包括0％。
2.如权利要求1所述的压电陶瓷组合物，其特征还在于通式中的M是选自Ca或Ba的至少一种元素。
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