close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16494

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 04B 35/46
(2006.01)
ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
(21) Номер заявки: a 20101880
(22) 2010.12.23
(43) 2012.08.30
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное
объединение
"Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси
по материаловедению" (BY)
(72) Авторы: Акимов Александр Иванович; Савчук Галина Казимировна;
Летко Анжелика Константиновна
(BY)
BY 16494 C1 2012.10.30
BY (11) 16494
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение "Научно-практический центр
Национальной академии наук Беларуси по материаловедению" (BY)
(56) KUSUMOTO K. Ceramics Japan. - 2005. V. 40. - No. 8. - P. 609-612.
SUCHANICZ J. et al. Journal of Materials Science. - 2001. - V. 36. - P. 19811985.
RAGHAVENDER V. et al. Pramana. J.
Phys. - 2009. - V. 72. - P. 999-1009.
RU 93030132 A, 1995.
SU 1313832 A1, 1987.
SU 1390220 A1, 1988.
US 6117354 A, 2000.
BY 13718 C1, 2010.
(57)
Пьезокерамический материал, полученный из состава, содержащего оксид висмута
Bi2O3, карбонат натрия Na2CO3, карбонат стронция SrCO3 и оксид титана TiO2, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит оксид кадмия CdO и оксид циркония
ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Bi2O3
35,42-40,11
Na2CO3
6,91-8,32
SrCO3
11,20-13,49
TiO2
29,48-35,52
CdO
6,00-9,98
ZrO2
4,90-7,01.
Изобретение относится к области получения пьезокерамических материалов и может
быть использовано в ультразвуковой технике, в силовых устройствах.
Известен керамический материал для изготовления силовых устройств и излучателей
состава Mex(Na0,5Bi0,5)1-xTiO3, где Me = Pb, Sr и Pb + Sr [1].
Недостатком данного материала является низкое значение относительной диэлектрической проницаемости и тангенса диэлектрических потерь.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является
пьезокерамический материал на основе (Na0,5Bi0,5)1-x(Ba, Sr)xTiO3, имеющий следующий
состав [2]:
BY 16494 C1 2012.10.30
Na2CO3
7,13-10,82
Bi2O3
31,36-51,74
SrCO3
1,95-12,98
TiO2
25,09-34,77
BaCO3
7,59-10,12.
Недостатком пьезокерамического материала на основе (Na0,5Bi0,5)1-x(Ba, Sr)xTiO3 является то, что он имеет недостаточно высокую (800÷1000) относительную диэлектрическую
проницаемость и относительно высокие диэлектрические потери (тангенс угла диэлектрических потерь ∼ 5 %).
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение электрофизических характеристик пьезокерамического материала.
Предложен пьезокерамический материал, который позволяет устранить недостатки
известных материалов такого же назначения и обеспечивает достижение более высоких
значений относительной диэлектрической проницаемости и значительно меньших значений тангенса угла диэлектрических потерь.
Пьезокерамический материал получен из состава, содержащего оксид висмута Bi2O3,
карбонат натрия Na2CO3, карбонат стронция SrCO3 и оксид титана TiO2.
Новым является то, что дополнительно содержится оксид кадмия CdO и оксид циркония ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Bi2O3
35,42-40,11
Na2CO3
6,91-8,32
SrCO3
11,20-13,49
TiO2
29,48-35,52
CdO
6,00-9,98
ZrO2
4,90-7,01.
Сущность изобретения состоит в следующем: из смеси карбонатов стронция SrCO3 и
натрия Na2CO3, оксидов висмута Bi2O3, титана TiO2, кадмия CdO и циркония ZrO2, взятых
в указанном выше соотношении, готовится состав и производится синтез пьезокерамического материала. Перед синтезом в смесь добавляется этиловый спирт, затем полученная
смесь подвергается помолу в планетарной мельнице в течение 30 мин. После помола порошок высушивается и прессуется в таблетки при давлении 0,1 ГПа. Синтез состава материала проводится в электрической печи в атмосфере воздуха в алундовых тиглях при
температуре 900 °С в течение 2 ч. Далее таблетки синтезированного материала измельчаются, производится добавление связующего вещества и полученная смесь перетирается в
яшмовой или агатовой ступке в течение 30 мин. После перетирания из смеси формовались
диски, обжиг которых производился в электропечах при температуре 1200 °С в течение
2 ч. Конкретными примерами заявляемого материала, иллюстрирующими изобретение,
являются следующие составы, данные о которых приведены в табл. 1.
Таблица 1
Компонент,
Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 Состав 6 Прототип
мас. %
Na2CO3
7,82
7,41
7,07
7,57
6,99
6,91
7,13-10,82
SrCO3
12,68
12,00
11,47
12,28
11,33
11,20
1,95-12,98
Bi2O3
40,11
37,98
36,27
38,83
35,84
35,42
31,36-51,74
TiO2
33,39
31,61
30,19
32,32
29,83
29,48
25,09-34,77
CdO
6,10
9,00
9,00
9,00
9,98
ZrO2
6,00
4,90
6,00
7,01
7,01
BaCO3
7,59-10,12
Свойства пьезокерамического материала подтверждаются результатами экспериментальной проверки, данные о которых приведены в табл. 2.
2
BY 16494 C1 2012.10.30
Таблица 2
Составы керамического материала
Характеристики
керамического
Заявляемые
Прототип
материала
Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 Состав 6
Относительная
диэлектрическая
450
1050
1250
1350
1140
1100
800÷1000
проницаемость
Тангенс угла диэлектрических
2,0
3,2
1,9
3,5
2,1
23
∼5
потерь, (%)
Как следует из табл. 2, предлагаемый пьезокерамический материал в сравнении с прототипом позволяет повысить диэлектрическую проницаемость на 25 %, обеспечивает возможность снижения диэлектрических потерь в 2,5 раза.
Это свидетельствует о преимуществах предлагаемого пьезокерамического материала,
предназначенного для использования в ультразвуковой технике, в силовых устройствах.
Введение оксида циркония позволило снизить диэлектрические потери. Дополнительное введение оксида кадмия позволило увеличить плотность керамического материала,
что привело к повышению диэлектрической проницаемости.
Анализ результатов исследования характеристик керамических образцов с различными добавками CdO и ZrO2 показывает, что наилучшие показатели имеет состав 3. Оптимальность состава предлагаемого материала подтверждается тем, что при введении
добавки ZrO2 более 7 мас. % (состав 5) уменьшается добротность (растет тангенс угла диэлектрических потерь) и снижается значение диэлектрической проницаемости, а при введении его менее минимального количества (состав 2) 5 мас. % уменьшается значение
диэлектрической проницаемости и увеличивается тангенс угла диэлектрических потерь.
Экспериментально установлено, что наилучший технический результат достигается
при заявляемом соотношении компонентов материала. Он обеспечивает достижение значений диэлектрической проницаемости (1140 ÷ 1250) и низких значений диэлектрических
потерь (1,9 ÷ 2,1 %).
Технология изготовления пьезокерамического материала проста, экологически безопасна и промышленно применима.
Практическое применение заявляемого пьезокерамического материала для ультразвуковой техники, силовых устройств обеспечивает высокую эффективность диэлектрических устройств и их низкую себестоимость.
Источники информации:
1. Suchanicz J., Gavshin M.G., Kudzin Yu., Kus Cz. Dielectric properties of (Na0,5Bi0,5)1-x
MexTiO3 ceramics near morphotropic phase boundary // Journal of Materials science. - 2001. V. 36. - P. 1981-1985.
2. Kusumoto K. Development of BNT-based lead-free piezoelectrics and their application to
ceramic actuator // Ceramic Japan. - 2005. - V. 40. - No. 8. - P. 609-612.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
80 Кб
Теги
by16494, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа