close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10236

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.02.28
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10236
(13) C1
(19)
H 01L 41/24
C 04B 35/495
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОДНОФАЗНОЙ КЕРАМИКИ
НА ОСНОВЕ ЦИНКО-НИОБАТА СВИНЦА
(21) Номер заявки: a 20051172
(22) 2005.12.01
(43) 2007.08.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Акимов Александр Иванович; Летко Анжелика Константиновна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) US 5527480 A, 1996.
US 6156259 A, 2000.
RU 2165116 C1, 2001.
SU 1738798 A1, 1992.
RU 2219143 C2, 2003.
EP 0484231 A1, 1992.
SU 1787981 A1, 1993.
JP 06038963 A, 1994.
BY 10236 C1 2008.02.28
(57)
Способ получения однофазной керамики на основе цинко-ниобата свинца, включающий мокрое смешивание PbO, ZnO, Nb2O5 и TiO2, прессование образцов и синтез, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят ZrO2 и компоненты берут в
соотношении, необходимом для получения керамики, содержащей 9 мас. % PbTiO3 и 57 мас. % PbZrO3.
BY 10236 C1 2008.02.28
Изобретение относится к области получения керамических материалов, в частности к
способам получения составов, обладающих высокой пьезоактивностью, и может быть использовано для создания пьезокерамических материалов, применяющихся в электронике,
электротехнике и медицинской технике.
Широкому внедрению материалов на основе цинко-ниобата свинца препятствуют
сложности получения однофазных керамик со структурой перовскита ввиду неконтролируемого интенсивного образования пирохлорных фаз разного состава.
Известен способ стабилизации фазы перовскита с помощью горячего изостатического
прессования [1]. Процесс стабилизации фазы Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 и процесс получения керамики проходит в две стадии: формирование PZN пирохлора из первоисходных окислов,
затем при Т = 1150 °С и давлении 200 МРа PZN пирохлор превращается в PZN перовскит.
Недостатками этого способа являются получение 96 % фазы перовскита и низкие диэлектрические и пьезоэлектрические характеристики материала: ε = 608, d31 = 42⋅10-12
Сl/Н, ТK = 174 °С.
Известен способ стабилизации PZN перовскита при введении 5 мол. % BaТiO3 и механической активации первоисходных компонент [2]. Процесс получения керамических образцов одностадийный: синтез шихты из первоисходных окислов, предварительно
измельченных в течение 20 ч. Недостатками этого способа являются получение ~94 % фазы перовскита, низкое значение температуры Кюри и высокие диэлектрические потери
материала: ε = 2900, tgδ = 0,07, ТK = 103 °С.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является
способ получения керамических материалов на основе PZN, в котором для стабилизации
фазы перовскита вводят термодинамически стабильные добавки, такие как BaТiO3 (ВТ),
SrTiO3 (ST) [4]. Процесс получения керамических образцов 0,855Pb(Zn1/3Nb2/3)-0,095PbTiO3-0,05BaTiO3 (SrTiO3) включает: синтез первоисходных окислов; обжиг изостатически спрессованных при Р = 30 МРа образцов. Керамические образцы однофазные и
имеют следующие характеристики: ε = 2790, tgδ = 0,04,ТK = 170 °С.
Недостатками прототипа являются невозможность обеспечить получаемым керамическим образцам температурную стабильность электрофизических параметров вследствие невысоких значений температуры Кюри, а также высокие диэлектрические потери
керамического материала, что не позволяет использовать этот способ при получении керамики, пригодной для создания пьезоэлементов, применяющихся в электронике, электротехнике и медицинской технике.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что для стабилизации фазы
перовскита и получения однофазной керамики обычным керамическим методом дополнительно вводится добавка PbZrO3 (PZ).
В заявляемом способе получения однофазной керамики системы 0,91Pb(Zn1/3Nb2/3)-0,09PbTiO3, включающем мокрое смешивание PbO, ZnO, Nb2O5 и TiO2, прессование образцов и синтез, вышеуказанный технический результат достигается тем, что дополнительно вводят ZrO2. Компоненты берут в соотношении, необходимом для получения
керамики, содержащей 5-7 мас. % PbZrO3.
Дополнительное введение добавки PbZrO3 обеспечивает не только стабилизацию фазы
перовскита, но и позволяет повысить температуру Кюри и снизить диэлектрические потери материала.
Предлагаемый способ получения керамического материала осуществляется следующим образом.
В стехиометрическую смесь PbO, ZnO2, Nb2O5 и TiO2 дополнительно вводится
5÷7 мас. % РbО и ZrO2. В смесь порошков добавляется этиловый спирт до получения консистенции "густой сметаны", указанная смесь перетирается и смешивается в яшмовой или
агатовой ступке в течение 60 мин. Перетертый порошок прессуется при давлении 1000 бар
в таблетки ∅22 мм. Синтез спрессованных керамических образцов происходит в электри2
BY 10236 C1 2008.02.28
ческой печи при температуре 950-1000 °С в течение 2 ч. Скорость подъема температуры
при синтезе составляла 200 °С/ч. Полученные керамические образцы являются однофазными и имеют тетрагональную структуру.
Синтезированные твердые растворы перетираются до мелкозернистого порошка и
смешиваются с 3 % связующего вещества (ПВА) в яшмовой или агатовой ступке. Перетертый порошок прессуется в таблетки при давлении 1000 бар. Обжиг керамических образцов происходит при температуре 1200-1250 °С в Pb-содержащей среде, время выдержки
2 ч. После обжига образцы шлифуются до плоскопараллельности поверхностей. Электропроводный слой на плоской поверхности образца создавался путем нанесения тонкого
слоя серебряной пасты с последующим вжиганием Ag при температуре 750 °С. Керамические образцы поляризуются, и проводятся электрофизические измерения.
Конкретные примеры способа получения приведены в таблице.
№
Состав
1 0,91PZN-0,09PT
0,87PZN-0,09PT2
0,04PZ
0,86PZN-0,09PT3
0,05PZ
0,85PZN-0,09PT4
0,06PZ
0,84PZN-0,09PT5
0,07РТ
0,83PZN-0,09PT6
0,08PZ
Количество
фаз в образце
трехфазн.
Содержание
фазы перовскита
15
двухфазн.
Диэлектрическая
проницаемость ε
Диэлектрические
потери tgδ
230
0,012
25
280
0,016
однофазн.
100
1130
0,023
однофазн
100
1200
0,021
однофазн.
100
1105
0,023
двухфазн.
30
210
0,008
На фигуре представлена дифрактограмма керамических образцов, полученных по примеру 4.
Таким образом, заявляемый способ получения керамических образцов позволяет создавать однофазные керамические образцы, которые имеют низкие диэлектрические потери, высокие значения диэлектрической проницаемости и ТK = 270 °С.
Источники информации:
1. Fujiu Т., Tanaka A. and Takenama T. Processing Perovskite Pb(Zn1/3Nb2/3) by Hot
Isostatic Pressing and Its Dielectric Properties // Jpn. J. Appl. Phys. - Vol. 30, No. 2B. - Febr. 1991.
2. Ling T.Y., Junmin H., Wang J. Stabilization of perovzkite phase and dielectric properties
of 0,95PZN-0,05BT derived from mechanical activation // Journal of Alloys and Compounds. P.297. - 2000.
3. Method of manufacturing piezoelectric materials // US Patent 6156259 Dec.5. - 2000.
4. Piezoelectric ceramic material including processes for preparation thereof and applications
therefor // US Patent 5527480 Jun. 18. - 1996.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
81 Кб
Теги
by10236, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа