SU983115A1

SU983115A1 - Piezoelectric ceramic material

Info

Publication number: SU983115A1
Application number: SU802943484A
Authority: SU
Inventors: Тамара Константиновна Кутузова; Рита Зигфридовна Клейне; Дина Албертовна Шитца; Эдгар Жанович Фрейденфельд; Виулен Израильевич Ривкин; Александр Исаакович Медовой; Александр Викторович Шафиев
Original assignee: Рижский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1980-06-16
Filing date: 1980-06-16
Publication date: 1982-12-23

Description

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ(54) PIEZOELECTRIC CERAMIC MATERIAL

V V

Изобретение относитс к областн пьезоэлектрической Керамики и может быть использовано дл приготовлени высокочастотных преобразователей электромеханических фильтров, датчиков, ультразвуковых вибраторов.The invention relates to the region of piezoelectric ceramics and can be used for the preparation of high-frequency transducers of electromechanical filters, sensors, ultrasonic vibrators.

Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе .твердых растворов цирконата - титаната свинца (ЦТС) или ПТС с замещением 0,5-20 мол.% свинца щелочноземельным элементом с др&вкой 1-2,5% BilOs , 0,65-1,7% WOs и 0,25-0,65% оксида трехвалентного элемента, имеющий структуру типа перовскита 1.A known piezoelectric ceramic material based on solid solutions of zirconate - lead titanate (PZT) or PTS with a substitution of 0.5–20 mol% of lead by an alkaline earth element with another & 1-2.5% BilOs, 0.65–1.7 % WOs and 0.25-0.65% oxide of a trivalent element, having a perovskite-type structure 1.

Недостатками этой пьезоэлектрической керамики вл ютс относительна низка точка Кюри, высока диэлектрическа проницаемость, а также сравнительно невысока механическа прочность керамики.The disadvantages of this piezoelectric ceramic are the relatively low Curie point, the high dielectric constant, and the relatively low mechanical strength of the ceramic.

Наиболее близким к предлагаемому; вл етс пьезоэлектрический керамический мате- зо у ал на основе i-итаната свинца, содержащий РЬО, LajOa, TiOj, MnOj 2.The closest to the proposed; is a piezoelectric ceramic material based on lead i-itanate containing PbO, LajOa, TiOj, MnOj 2.

Недостатком известного материала вл ютс низкие пьезоэлектрические свойства иThe disadvantage of this material is the low piezoelectric properties and

высока температура спекани (до 1200°С), а также недостаточна механическа прочность.high sintering temperature (up to 1200 ° C), as well as insufficient mechanical strength.

Целью изобретени вл етс повыщение пьезоэлектрических свойств и механической прочности материала.The aim of the invention is to increase the piezoelectric properties and mechanical strength of the material.

Указанна цель достигаетс тем, что Пьезоэлектричесюсй керамический материал, включа ющий РЬО, ТЮ2, La2O3, MriOj, дополнительно содержит Nd2O3 или , SiOa и GeOj при следующем соотношении компонентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that the Piezoelectric ceramic material, including PbO, TiO2, La2O3, MriOj, additionally contains Nd2O3 or, SiOa and GeOj in the following ratio, wt.%:

TiOjTioj

24,58-25,49 24.58-25.49

LajOa 0,09-3,86 LajOa 0.09-3.86

MnOa 0,29-0,30 MnOa 0.29-0.30

NdjOs или ЗшгОз 1,84-3,61 NdjOs or ShpOz 1.84-3.61

SiOz 0,15-0,40 SiOz 0.15-0.40

GeOj 0,05-0,14 ОстальноеGeOj 0.05-0.14 The Rest

PbOPbo

При этом он содер огг часть компонентов в количестве 1,5-4 мас.% в виде пpeдвapитeлv но синтезированного стекла следующего состава ,At the same time, it contained part of the components in an amount of 1.5–4 wt.% In the form of a preliminary synthesized glass of the following composition,

РЬО74,01Ply74.01

TiOj6,36Tioj6.36

LaaOj6,20LaaOj6.20

SiOj9,96SiOj9.96

GeOj3,47GeOj3,47

Дл изготовлени пьезокерамикн используют сырье .в виде оксидов марки чда. Смеигавацие и помол сырь провод т, в шмовом бараб е в среде изопропилового спнр . та в течение 12 ч. Шликер высушивают при 150-200°С. Синтез РЬ TiOj осуществл ют в течение 4 ч при 850° С. Брикеты после синтеза измельчают в шмовом барабане в среде изопропилового спирта, куда и добавл ют , измельченное до прохождени через сито №0063 стекло. Стекло вар т из оксидов марки чда в корундовом тигле в количестве 300 г. Варку стекла провод т .в силитовой злeктJ ичecкой печи при температуре 1250-1300° С в течение 0,5 ч. Потом стекло фритуют.For the manufacture of piezoceramics, raw materials are used in the form of chd grade oxides. Grinding and grinding of raw materials is carried out in a shmov drum in isopropyl sprr. that within 12 hours. The slip is dried at 150-200 ° C. Synthesis of PbTiOj is carried out for 4 hours at 850 ° C. After synthesis, the briquettes are ground in a shmovy drum in isopropyl alcohol, to which glass, ground before passage through sieve No. 0063, is added. The glass is cooked from oxides of the grade of chd in a corundum crucible in the amount of 300 g. The glass is brewed in a silicon cell at a temperature of 1250–1300 ° C for 0.5 h. Then the glass is fritted.

Керамические образцы прессуют в виде дисков диаметром 10 мм, в качестве св зки используют 5%-ньш водный раствор поливинилового спирта. Спекают образцы при температуре 1130-1160°С в течение 4 ч.Ceramic samples are compressed in the form of discs with a diameter of 10 mm; a 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol is used as a binder. Samples are sintered at a temperature of 1130-1160 ° C for 4 hours.

Механическа прочность керамики титаната свинца определ лась методом раскалывани при сжатии дисков вдоль диаметра. Бьша проведена статическа обработка результатов испытаний.The mechanical strength of lead titanate ceramics was determined by the method of splitting under compression of disks along the diameter. Static processing of the test results was carried out.

Состав изготовленных образцов приведен в табл. 1, а их электрофизические характеристики-в табл. 2.The composition of the prepared samples is given in table. 1, and their electrophysical characteristics, in table. 2

Предлагаемый пьезоэлектрический материал обладает оптимальным сочетанием высоких и стабильных пьезопараметров с достаточно высокой механической прочностью.The proposed piezoelectric material has an optimal combination of high and stable piezoparameters with a sufficiently high mechanical strength.

9983115,109983115,10

Claims

Claims of invention MnOi0.29-0.30

Piezoelectric ceramic material, SiOj0.15-0.40

including PbO, TiOj, LajOj, MnOj, o t-GeO, 0.05-0.14

Likewise, with the aim of raising the 5

mechanical properties of piezoelectric properties and mechanical sources

durability of the material, it is additionally taken into account in the examination

holds NdjOa or SmjOs, SiOj and GeOj when 1. USSR Copyright Certificate №567706,

the following ratio of components, wt.%: CL. From 04 to 35/00, 1976.

TiOj24,58-25,491

2. Japan patent No. 53-61097, cl. 62 C 23,

LajOj0.09-3.861978 (prototype).

, NdjOa or ZPGOz 1,84-3,61