П’єзоелектричний керамічний матеріал

Изобретение относится к материалам, применяемым в радиоэлектронике, в частности, в телефонии, для изготовления различных чувствительных датчиков и т.п. В качестве прототипа выбран пьезокерамический материал на основе цирконата-титаната свинца с частичным замещением свинца на стронций и барий и содержащей добавки оксидов висмута, никеля и вольфрама [1]. В зависимости от содержания щелочноземельных элементов и добавок могут быть получены следующие значения электрофизических характеристик: Е33T/Еo=1000-2900; d31=(170-260).10-12 Кл/Н; d33=(600-1000).10-12 Кл/Н. Однако для новых применений имеющиеся материалы не всегда удовлетворяют предъявляемым требованиям, в частности для телефонии, чувствительных датчиков разного назначения и т.п. В этих случая х необходимо дальнейшее повышение пьезо-модуля d33 при сохранении высоких значений остальных характеристик. Задачей настоящего изобретения является повышение пьезомодуля при сохранении высоких значений остальных характеристик. Поставленная задача достигается тем, что в пьезокерамический материал на основе цирконата-титаната свинца с замещением свинца на стронций и барий в количестве 0,5-20 моль. % и содержащего добавки оксидов висмута, никеля и вольфрама, вводится дополнительно оксид лантана при кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %: Оксид лантана или кальция 0,02-0,25 Оксид висмута 1,41-1,50 Оксид никеля 0,17-0,18 Оксид вольфрама 0,47-0,50 Цирконат-титанат свинца Остальное Пример 1. Пьезоэлектрический керамический материал состава, мас. %: La2O3 - 0,05; ВІ2O3 - 1,49; NІ2O 3 0,18; WO3 - 0,50 0,98 (Рb0,810 Sr 0,095 Ва 0,0095)(Zr0,56Тi0,44)О3 - 97,78. Для приготовления 1 кг материала указанного состава готовят шихту, состоящую из оксидов и карбонатов исходных металлов в следующи х количествах (г): ВІ 2O3 - 13,19; Ni2O3 - 1,56; WO3 - 4,37; La2O3 – 0,47; РbСО3 600,49; SrСО3 - 38,91; ВаСО3 - 52,02; ZrO 2 -191,45; TiO2 - 97,54. Смесь исходных компонентов подвергают дальнейшему смешению и помолу в шаровой или вибромельнице. Полученную ши хту подвергают обжигу при температуре (1000 ± 50)°С в течение (3,0 ± 0,5) ч. Прокаленный продукт измельчают в шаровой мельнице или вибромельнице в порошок с удельной поверхностью (0,40-0,55) м 2/^ добавляют в качестве связки водный раствор поливинилового спирта и прессуют заготовки, например в виде дисков диаметром (10 ± 1) или (23 ± 1) мм и толщиной (3,0 ± 0,5) мм при давлении 1,0-1,5 т/см 2. Спрессованные заготовки помещают на керамические подложки из оксида циркония (или алюминия), затем в никелевый или алундовый короб. Закрытый крышкой короб с заготовками помещают в печь. Образцы спекают при температуре (1300 ± 50)°С в течение (2-3) ч. Скорость подъема температуры и охлаждения 100-200° в час, Спеченные образцы шлифуют до толщины (1,0 ± 0,1) мм, затем наносят на них электроды путем вжигания серебряной пасты при температуре (700-800)°С в течение (0.3-0,5) ч. Поляризацию изделий проводят в полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-5 в постоянном электрическом поле напряженностью (3-4) кВ/мм при температуре (100 ± 10)°С в течение (1 ± 0,2) ч. Аналогично получены пьезоэлектрические керамические материалы, представленные примерами 2-23. Состав этих материалов приведен в таблице. В этой же таблице приведены электрофизические свойства полученных материалов, измеренные по стандартным методикам, при этом измерение d 33 проводилось в статическом режиме. Как видно из таблицы, введение в известный материал добавок оксидов лантана или кальция в заявленных пределах ведет к повышению пьезомодуля d33(1100-1700).10-12 Кл/Н, у прототипа (600-1000)х10-12 Кл/Н. Уменьшение количества добавки (менее 0,02 мас. %) или увеличение (более 0,25 мас. %), как показано в таблице на примере материала с одинаковым содержанием основных компонентов, практически не изменяет значения пьезомодуля d33 по сравнению с прототипом. Увеличение пьезомодуля d33 заметно повышает эффективность работы многих устройств на основе пьезокерамики, в частности работающих в режиме приема, в телефонии, датчиков давления и т.п., что подтверждает практическую значимость предлагаемого решения.