RU2186748C2 - Пьезокерамический материал - Google Patents
Пьезокерамический материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186748C2 RU2186748C2 RU2000106813A RU2000106813A RU2186748C2 RU 2186748 C2 RU2186748 C2 RU 2186748C2 RU 2000106813 A RU2000106813 A RU 2000106813A RU 2000106813 A RU2000106813 A RU 2000106813A RU 2186748 C2 RU2186748 C2 RU 2186748C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoceramic
- piezoceramic material
- materials
- value
- ferro
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение эффективно при создании пьезокерамических элементов для гидроакустических приборов, работающих в режимах как приема, так и излучения. Техническим результатом является получение пьезокерамического материала средней сегнетожесткости с tgδ= 0,23-0,48%; величиной Кр, равной 0,59-0,63; высоким значением d31 ((145-190) • 10-12 Кл/Н), Qм = 300-690. Пьезокерамический материал содержит оксиды при следующем соотношении, мас.%: PbO 65,84-66,03; ZrO2 19,64-19,67; TiO2 11,43-11,51; SrO 1,55-1,56; Nb2O5 0,29-0,58; ZnO 0,20-0,36; MnO 0,11-0,20; La2O3 0,26-0,46; Bi2O3 0,39-0,68. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области пьезоэлектрических керамических материалов средней сегнетожесткости, устойчивых к электрическим и механическим воздействиям, и предназначено для создания пьезокерамических элементов гидроакустических приборов, эффективно работающих в режимах как приема, так и излучения.
Зарубежные фирмы, как правило, содержат в своих каталогах два класса сегнетожестких керамик (PZT4 и PZT8 "Morgan Matroc" (Электронный каталог фирмы "Morgan Matroc", США: http://www.morganmatroc-ecd.com/catalog/propert. htm); ВМ400 и BM800 "Sensor Technology Ltd." (Sensor Technology Limited (BM Hi-tech Division). Piezoelectric ceramics. Product catalogue. Application notes. 1995.); APC840 и АРС841 "APC International Ltd." (Электронный каталог фирмы "АРС International Ltd.", CША: http://www.thomasregister. com/olc/apc/apcpiez. htm)), отличающихся своими характеристиками [1-3]. Один из них условно можно отнести к материалам средней сегнетожесткости. Эти материалы обладают относительно низкой для сегнетожестких материалов механической добротностью Qм<700, относительно высокой величиной ε /ε0>1200 и высокими значениями коэффициентов электромеханической связи Kij, приближающимися по своей величине к коэффициентам электромеханической связи сегнетомягких материалов. В отечественной литературе к материалам средней сегнетожесткости принято относить ЦТСтВС-2 (Климов В.В., Дидковская О.С., Приседский В. В. Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1982, Т. 18, С. 1650), ЦТБС-3 (Отраслевой стандарт ОСТ 11 0444-87. Материалы пьезокерамические) [4-5] . Основные характеристики обсуждаемых материалов приведены в табл. 1. Как видно из таблицы, основная масса материалов данного класса имеет добротность в пределах Qм= 350-500 и величину Кр>0,58. Отечественные материалы обладают большими значениями относительной диэлектрической проницаемости и d33. Вместе с тем ЦТБС-3 демонстрирует относительно низкие значения коэффициентов электромеханической связи и пьезочувствительности g33. Низкими значениям пьезоэлектрических модулей характеризуется керамика С-2, C-22 тайваньской фирмы "SPK Electronics Co., Ltd." (Электронный каталог фирмы "SPK Electronics Co., Ltd.", Тайвань; http://spikecl.com/chapte8b.htm) [6].
Основой известных материалов ЦТСтБС-2, выпускаемого Украиной, и ЦТБС-3 российского производства являются оксиды свинца, стронция, бария, титана и циркония.
Наиболее близким к заявляемому материалу по химической композиции является пьезокерамический материал (Патент RU 2002719 C1, С 04 В 35/00, опубл. 15.11.1993) [7], принимаемый за прототип, относящийся к сегнетожестким материалам (ЦТССт-5) и обладающий параметрами: tgδ = 0,9%, ε /ε0 = 1000, Кр= 0,50, d31= 90•10-12 Кл/Н, Qм > 700 (Веневцев Ю.Н., Политова Е.Д., Иванов С. А. Сегнето- и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария. - М.: Химия, 1985, 256 с. ) [8]. Однако известный материал не может быть эффективно использован в области создания пьезоэлементов для гидроакустических приборов, работающих в режимах как приема, так и излучения.
Техническим результатом является получение пьезокерамического материала средней сегнетожесткости, который может быть эффективно использован в области создания пьезоэлементов для гидроакустических приборов, работающих в режимах как приема, так и излучения, за счет понижения tgδ (0,23-0,48%), повышения величины пьезомодуля d31 ((145-190)(10-12Кл/Н) и коэффициента электромеханической связи Кр (0,59-0,63).
Последнее достигается введением добавок Lа2О3 и Nb2O5. Известно (Фесенко Е.Г., Данцигер А.Я., Разумовская О.Н. Новые пьезокерамические материалы. Ростов-на-Дону. Изд-во Ростовского ун-та, 1983, 160 с.) [9], что добавки Lа2О3 и Nb2O5 повышают сегнетожесткость материала, т.е. повышают ε /ε0, tgδ, d31, Kр и снижают механическую добротность Qм. Таким образом, введение в химическую композицию материала прототипа указанных оксидов, как это следует из известных публикаций, должно привести к увеличению диэлектрических потерь материала (tgδ), а также способно сдвинуть фазовый состав материала с морфотропной фазовой границы с полной потерей полезных параметров.
Заявляемое изобретение позволяет получить благодаря новому качественно-количественному составу пьезокерамический материал, обладающий низким значением tgδ (0,23-0,48%), более высоким значением d31 ((145-190)(10-12 Кл/Н), высокой величиной ε /ε0 (1300-1950), повышенной добротностью Qм= (300-690) и высоким значением Кр=(0,59-0,63).
Указанный технический эффект достигается тем, что пьезокерамический материал, включающий РbО, ZrO2, TiO2, SrO, ZnO, MnO, Bi2O3, согласно изобретению дополнительно содержит оксиды лантана и ниобия при следующем соотношении компонентов (маc.%):
РbО - 65,84-66,03
ZrO2 - 19,64-19,67
TiO2 - 11,43-11,51
SrO - 1,55-1,56
Nb2O5 - 0,29-0,58
ZnO - 0,20-0,36
MnO - 0,11-0,20
La2O3 - 0,26-0,46
Bi2О3 - 0,39-0,68
В табл. 2 приведены основные электрофизические характеристики предлагаемого материала в зависимости от состава. Материалы готовились химическим соосаждением из фторидно-нитратных растворов. Для формирования структуры перовскита полученные в виде гидроксидов химические композиции синтезировались при 1120-1170 К. Спекание образцов диаметром 10 мм и высотой 3 мм осуществляли в течение 7,2•103 с при температуре 1450-1490 К в засыпке, обеспечивающей атмосферу паров РbО. На сошлифованные до 1 мм диски наносили серебряную пасту, которую вжигали при температуре 970 К. Образцы поляризовали в воздушной среде при охлаждении от 590 К в постоянном электрическом поле напряженностью 10 см2. Определение электрофизических характеристик проводилось в соответствии с ГОСТом 12370-72. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый пьезокерамический материал обладает оптимальными с точки зрения решаемой технической задачи (получение материала средней сегнетожесткости) характеристиками в интервале величин компонентов, указанных в формуле изобретения (составы 5-8, табл. 2). В сравнении с материалом ЦТСтБС-2 полученный материал имеет более высокие значения Кр и меньшие диэлектрические потери. Сравнение параметров полученного нами материала с характеристиками широко используемого российского материала ЦТБС-3 свидетельствует о том, что по величине tgδ, Кр разработанный материал значительно превосходит ЦТБС-3. Остальные параметры ни в чем не уступают последнему. Температура Кюри предлагаемого материала составляет 528 ± 5 К (для ЦТБС-3 Тк=453 К), что предполагает большую стабильность его параметров и расширение температурной области использования. Полученный материал имеет широкий диапазон спекания в сравнении с материалом ЦТБС-3 и создан на базе промышленно выпускаемого материала.
РbО - 65,84-66,03
ZrO2 - 19,64-19,67
TiO2 - 11,43-11,51
SrO - 1,55-1,56
Nb2O5 - 0,29-0,58
ZnO - 0,20-0,36
MnO - 0,11-0,20
La2O3 - 0,26-0,46
Bi2О3 - 0,39-0,68
В табл. 2 приведены основные электрофизические характеристики предлагаемого материала в зависимости от состава. Материалы готовились химическим соосаждением из фторидно-нитратных растворов. Для формирования структуры перовскита полученные в виде гидроксидов химические композиции синтезировались при 1120-1170 К. Спекание образцов диаметром 10 мм и высотой 3 мм осуществляли в течение 7,2•103 с при температуре 1450-1490 К в засыпке, обеспечивающей атмосферу паров РbО. На сошлифованные до 1 мм диски наносили серебряную пасту, которую вжигали при температуре 970 К. Образцы поляризовали в воздушной среде при охлаждении от 590 К в постоянном электрическом поле напряженностью 10 см2. Определение электрофизических характеристик проводилось в соответствии с ГОСТом 12370-72. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый пьезокерамический материал обладает оптимальными с точки зрения решаемой технической задачи (получение материала средней сегнетожесткости) характеристиками в интервале величин компонентов, указанных в формуле изобретения (составы 5-8, табл. 2). В сравнении с материалом ЦТСтБС-2 полученный материал имеет более высокие значения Кр и меньшие диэлектрические потери. Сравнение параметров полученного нами материала с характеристиками широко используемого российского материала ЦТБС-3 свидетельствует о том, что по величине tgδ, Кр разработанный материал значительно превосходит ЦТБС-3. Остальные параметры ни в чем не уступают последнему. Температура Кюри предлагаемого материала составляет 528 ± 5 К (для ЦТБС-3 Тк=453 К), что предполагает большую стабильность его параметров и расширение температурной области использования. Полученный материал имеет широкий диапазон спекания в сравнении с материалом ЦТБС-3 и создан на базе промышленно выпускаемого материала.
Источнини информации
1. Электронный каталог фирмы "Morgan Matroc", США: http: //www.morganmatroc-ecd.com/catalog/propert.htm
2. Sensor Technology Limited (BM Hi-tech Division). Piezoelectric ceramics. Product catalogue. Application notes. 1995.
1. Электронный каталог фирмы "Morgan Matroc", США: http: //www.morganmatroc-ecd.com/catalog/propert.htm
2. Sensor Technology Limited (BM Hi-tech Division). Piezoelectric ceramics. Product catalogue. Application notes. 1995.
3. Электронный каталог фирмы "АРС International Ltd.", США: http://www. thomasregiser.соm/olc/apc/apcpiez.htm
4. Климов В.В., Дидковская О.С., Приседcкий В.В. Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1982. Т. 18. С. 1650.
4. Климов В.В., Дидковская О.С., Приседcкий В.В. Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1982. Т. 18. С. 1650.
5. Отраслевой стандарт ОСТ 11 0444-87. Материалы пьезокерамические.
6. Электронный каталог "SPK Еlectronics Co. , Ltd.", Тайвань: http: //spkecl.com/chapte8b.htm
7. Патент RU 2002719 C1, C 04 B 35/00, опубл. 15.11.1993, 4 с.
7. Патент RU 2002719 C1, C 04 B 35/00, опубл. 15.11.1993, 4 с.
8. Веневцев Ю. Н., Политова Е.Д., Иванов С.А. Сегнето- и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария. - М.: Химия, 1985, 256 с.
9. Фесенко Е.Г., Данцигер А.Я., Разумовская О.Н. Новые пьезокерамические материалы. - Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1983, 160 с.
Claims (1)
- Пьезокерамический материал, включающий оксиды свинца, циркония, титана, стронция, цинка, марганца, висмута, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксиды лантана и ниобия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
PbO - 65,84 - 66,03
ZrO2 - 19,64 - 19,67
TiO2 - 11,43 - 11,51
SrO - 1,55 - 1,56
Nb2O5 - 0,29 - 0,58
ZnO - 0,20 - 0,36
MnO - 0,11 - 0,20
La2O3 - 0,26 - 0,46
Bi2O3 - 0,39 - 0,68х
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000106813A RU2186748C2 (ru) | 2000-03-20 | 2000-03-20 | Пьезокерамический материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000106813A RU2186748C2 (ru) | 2000-03-20 | 2000-03-20 | Пьезокерамический материал |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000106813A RU2000106813A (ru) | 2002-02-10 |
RU2186748C2 true RU2186748C2 (ru) | 2002-08-10 |
Family
ID=20232091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000106813A RU2186748C2 (ru) | 2000-03-20 | 2000-03-20 | Пьезокерамический материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2186748C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547875C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Пьезоэлектрический керамический материал |
RU2546055C1 (ru) * | 2013-10-31 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" | Способ изготовления высокотемпературных композиционных пьезокерамических материалов и пьезоэлементов из них |
RU2552509C2 (ru) * | 2013-08-20 | 2015-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Пьезокерамический материал для изготовления слоистых гетероструктур |
RU2557278C1 (ru) * | 2014-06-26 | 2015-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли | Пьезокерамический материал |
-
2000
- 2000-03-20 RU RU2000106813A patent/RU2186748C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552509C2 (ru) * | 2013-08-20 | 2015-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Пьезокерамический материал для изготовления слоистых гетероструктур |
RU2546055C1 (ru) * | 2013-10-31 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" | Способ изготовления высокотемпературных композиционных пьезокерамических материалов и пьезоэлементов из них |
RU2547875C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Пьезоэлектрический керамический материал |
RU2557278C1 (ru) * | 2014-06-26 | 2015-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли | Пьезокерамический материал |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4929522B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
JP6531394B2 (ja) | 複合圧電磁器および圧電素子 | |
JP4156461B2 (ja) | 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子 | |
WO2005037508B1 (en) | Compositions for high power piezoelectric ceramics | |
KR910009893B1 (ko) | 강유전성 세라믹재 | |
RU2186748C2 (ru) | Пьезокерамический материал | |
KR930002641B1 (ko) | 강유전성 세라믹스 | |
RU2165116C1 (ru) | Пьезокерамический материал | |
US4062790A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
RU2219143C2 (ru) | Пьезокерамический материал | |
JPH0788252B2 (ja) | 酸化物圧電材料 | |
RU2357942C1 (ru) | Пьезокерамический материал | |
RU2288902C1 (ru) | Пьезокерамический материал | |
US3549536A (en) | Lead zirconate-titanate containing manganese additive | |
US3640866A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
Jin et al. | The additives for improving piezoelectric and ferroelectric properties of 0.2 Pb (Mg1/3Nb2/3) O3–0.8 [PbZr O3–PbTiO3] ceramics | |
US3400076A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
JP5011140B2 (ja) | 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子 | |
RU2259973C2 (ru) | Шихта для получения пьезокерамического материала | |
WO2006093002A1 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
RU2764404C1 (ru) | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца | |
JPH0524917A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
JPH0687652A (ja) | 圧電材料 | |
KR100356640B1 (ko) | 압전재료용 산화물 조성물 | |
JPH01199482A (ja) | 圧電磁器組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100321 |