SU1146299A1

SU1146299A1 - Piezoelectric ceramic material

Info

Publication number: SU1146299A1
Application number: SU833671726A
Authority: SU
Inventors: Тамара Павловна Кисель; Зинаида Савельевна Бережная; Нина Ивановна Ивашкова; Ольга Степановна Дидковская; Всеволод Валентинович Климов; Сергей Михайлович Горшков
Original assignee: Предприятие П/Я А-3481
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1985-03-23

Abstract

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе тройной системы Pb(La|,.,Nb,|2)0 - PbTiOlPbZrO , содержащий PbO, La.jO , , TiOj, ZrOj, MnOj, отличающийс тем, что, с целью повыпёни диэлектрическойпроницаемости, механической добротности, пьезодобротности и снижени диэлектрических потерь, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: РЬО66,476-67,318 ,450-4,852 ,000-3,958 ,280-1.0,362 ,046-18,161 МпО,0,388-0,523PIEZOELECTRIC CERAMIC MATERIAL based on the Pb ternary system (La |., Nb, | 2) 0 - PbTiOlPbZrO, containing PbO, La.jO,, TiOj, ZrOj, MnOj, characterized in that, in order to cause a die face of the diagrams of the diagrams of the diagrams of the diagrams of the dielectric, 3rOj, MnOj, MnOj, MnOj, MnOj piezoelectricity and dielectric loss reduction, it contains the components in the following ratio, wt.%: PHO66.476-67.318, 450-4.852, 000-3.958, 280-1.0.362, 046-18.161 MpO, 0.388-0.523

Description

Изобретение относитс к материалам , примен емым в радиоэлектронике например, дл изготовлени различных пьезоэлектрических преобразователей (фильтров, трансформаторов). Известен пьезоэлектрический, материал на основе цирконататитаната свинца ЦТССт-5 l . Однако данный материал обладает недостаточно,высокими значени ми диэлектрической проницаемости и механической добротности, повышенными значени ми диэлектрических потерь и температурного коэффициента частоты . Наиболее близким к изобретению техническим решением вл етс пьезоэлектрический материал на основе тро , ной системы Pb(La,,Nb,j)0,-. PbTiO 3 PbZrO 2 , где содержание компоненто составл ет, мас,%: . - Pb(La,,,Nb(j)Q50,5-6 PbTiO 44-50 PbZrO . , с добавкой МпО сверх стехиометрии в количестве 0,05-1 мае..%. Известна система твердых растворов описана в пределах концентрации компонента Pb(ta, 0,5-6 мол.%. Как показали исследовани , твердые ра.створы с содержанием этого компонента 10 20 мой,% обладают более высокими значени ми диэлектрической проницаемости , механической добротности, отливаютс удовлетворительной стаб.ильНостью резонансной частоты. Цель изобретени - повышение диэлектри еской проницаемости, механи ческой добротности, пьезодобротност и снижение диэлектрических потерь. Поставленна цель достигаетс те что пьезоэлектрический керамический материал на основе тройной системы Pb(i,ajjjjNb,,)0, - PbTiOjj - PbZrO,, со держащий PbO, LajOj, Nb20j, TiO, Zr02, МиОг, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: 66,476-67,318 2,450-4,852 2,000-2,958 9,280-10,362 15,046-18,161 0,388-0,523 Материал получают следзтощим обра зом. Шихту, состо щую из оксидов и карбонатов, подвергают помолу в шаровой или вибромельнице, брикетирзтот и обжигают при 920i10°C в муфельной печи в течение 2 ч. Скорость подъема температуры - 200-300с/час. Брикеты измельчают в тонкий порошок с размером частиц 3-5 мкм, добавл ют в качестве пластификатора 3%-ный водный раствор поливинилового спирта в количестве 3-5 мас.% и прессуют издели заданной формы и величины. После сушки издели помещают в печь и спекают при 1250-1270°С в течение 2 ч на подложках из двуокиси циркони или алунда . Охлаждение образцов естественное вместе с печью. Полученные заготовки шлифуют до заданных размеров на шлифовальном станке. Серебр ные электроды нанос т на керамику вжиганием пасты, приготовленной из оксида серебра, буры, канифоли и скипидара, при в течение 10-15 мин. Пол ризацию стандартных образцов осуществл ют в электрическом поле напр женностью 35 40 кВ/см при 140 - в течение 1 ч в среде полиэтипсилоксановой жид кости ПЭС-5. Состав и электрофизические свойства полученного материала, измеренные на образцах в виде дисков, приведены в табл. 1 и 2. Измерени провод т согласно ГОСТ № 12370-80.The invention relates to materials used in radio electronics, for example, for the manufacture of various piezoelectric transducers (filters, transformers). Known piezoelectric, material based on lead zirconate titanate, TsTSST-5 l. However, this material has insufficient, high values of dielectric constant and mechanical Q, high values of dielectric loss and temperature coefficient of frequency. The closest technical solution to the invention is a piezoelectric material based on the Pb (La ,, Nb, j) 0 trocar system, -. PbTiO 3 PbZrO 2, where the content of the components is, wt.%:. - Pb (La ,,, Nb (j) Q50,5-6 PbTiO 44-50 PbZrO., With the addition of MpO in excess of stoichiometry in an amount of 0.05-1 May.%. The known system of solid solutions is described within the concentration of the component Pb (ta, 0.5-6 mol.%. Studies have shown that solid solutions with a content of 10-20 my,% have higher values of dielectric constant, mechanical quality, are cast with a satisfactory stability. Resonant frequency. Purpose of the invention - an increase in the dielectric constant, mechanical Q, piezoelectric Electrical losses. The goal is to achieve that the piezoelectric ceramic material based on the ternary system Pb (i, ajjjjNb ,,) 0, - PbTiOjj - PbZrO ,, containing PbO, LajOj, Nb20j, TiO, Zr02, MiOg, contains the components in the following ratio , wt.%: 66,476-67,318 2,450-4,852 2,000-2,958 9,280-10,362 15,046-18,161 0,388-0,523 The material is obtained in the following manner. The mixture consisting of oxides and carbonates is milled in a ball or vibrator, briquetting and calcined at 920-110. ° C in a muffle furnace for 2 hours. The temperature rise rate is 200-300s / hour. The briquettes are ground to a fine powder with a particle size of 3-5 µm, 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol is added as a plasticizer in an amount of 3-5% by weight, and products of a given shape and size are pressed. After drying, the product is placed in an oven and sintered at 1250-1270 ° C for 2 hours on zirconium or alundum dioxide substrates. Sample cooling is natural with the oven. The received preparations grind to the set sizes on the grinding machine. Silver electrodes are applied to ceramics by burning a paste prepared from silver oxide, borax, rosin and turpentine, for 10-15 minutes. Polarization of standard samples is carried out in an electric field with a strength of 35–40 kV / cm at 140 for 1 h in a PES-5 polypsiloxane fluid. The composition and electrophysical properties of the material obtained, measured on samples in the form of disks, are given in Table. 1 and 2. Measurements are carried out according to GOST 12370-80.

711462998711462998

Как видно из табл. 2, на-основедобротности Q, пьезодобротностиAs can be seen from the table. 2, Q-Q, piezo-Q

тройной системы РЬ(1а,, Nbj/pOj -Кр- Q, чем при содержании Pb(La,/of the Pb ternary system (1a ,, Nbj / pOj –Cr-Q, than with Pb content (La, /

РЬТЮл - PbZrO в морфотропной об-Nb j O в пределах 0,5-6 мол.% согласласти при содержании Pb( известному материалу. Кроме тогоPbTyul - PbZrO in morphotropic about-Nb j O in the range of 0.5-6 mol.% Agreement with Pb content (known material. In addition

10-20 мол.% возможно получение пьезо- j|керамика с низким содержанием10-20 mol.% It is possible to obtain piezo-j | ceramics with a low content

керамических материалов с более высо-Pb(La,;j Nb,,2)03 плохо спекаетс дажеceramic materials with higher Pb (La,; j Nb ,, 2) 03 are poorly baked even

кими значени ми диэлектрическойпри увеличении температуры спекани What are the dielectric values when the sintering temperature increases?

проницаемости , механическойдо 1310С.permeability, mechanical up to 1310С.

Claims

PIEZO ELECTRIC CERAMIC MATERIAL based on the ternary system Pb (La _l | ₁ Nb ₁ | ₂ ) O3 - PbTiO> -

PbZrO ^ containing PbO, La ^ O *, NbjOy, ¹ TiO ₂ , ZrOj, MnO _g , characterized in that, in order to increase the dielectric constant, mechanical quality factor, piezoelectric quality and reduce dielectric loss, it contains components in the following ratio, wt .%:

Pbo 66,476-67,318 La _z 0 ₄ 2,450-4,852 Nbnor 2,000-3,958 TiO? 9,280-10,362 ZrO ₂ 15,046-18,161 MnO _g 0.388-0.523)

sO

СО SO ¹ 1146299