低机械品质因素压电陶瓷材料及其制法制造技术

一种包含有０．０５克分子的锂锑酸铅，０．４６克分子的钛酸铅０．４９克分子的锆酸铅，并以０．０１至０．１５的Ｓｒ置换Ｐｂ所形成的本发明专利技术的陶瓷材料，具有极低的机械Ｑ值，高的灵敏度，高的谐振阻抗及适宜的耦合系数，介电常数，且具有成本低，易于制造等特点，是超声无损检测较为理想的材料．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压电陶瓷材料及其制法在不同的使用场合，对压电陶瓷材料的性能有不同的要求。在超声无损检测中，随着探测精度的不断提高，迫切要求探头能适应高频，高阻尼、高分辨率，小盲区的要求。从目前的材料性能来看，PZT材料虽有较高的灵敏度，但径向和厚度的耦合系数KP，Kt较为接近，机械Q值虽在100左右，但仍较高，PbTiO3材料(上田一朗等National Tech RePort.18(1972)413)虽然厚度耦合系数Kt比径向耦合系数大得多，但机械Q值却高达1000，PbNb2O5虽有厚度耦合系数大，介电常数低，Qm低(约11)等优点(Satoshi Nanamatsce etal.N.E.C Research & Development.27(1972).17)，但压电常数d33值又较低，同时该材料的制造工艺又不易掌握，另外PSN虽是无损检测用的一种较好的材料，(L.Egerton and C.A Bieling Amer Ceram Soe Bull47(1968)1151)，但需采用热压工艺，不但材料的成本高，又不便于批量生产。另外PZT陶瓷一般的Qm在80左右，W.Wersing经过努力也只将Qm降至20左右(W.Wersing.Low-QPZT Ceramics.Ferroelectrics 1980 Vo126，PP783～86)再降低就很困难了。本专利技术的目的就在于寻求一种新的材料，降低其径向耦合系数，介电常数，机械Q值，提高谐振阻抗、改善工艺条件，以适应这方面的要求。Pb(Li 1/4 Sb 3/4 )O3-PbTiO3-PbZrO3系固溶体具有低的机械Q值(约80左右)高的机电耦合系数(Kp约0.70左右)和高的介电常数(约1000左右)(JP特昭45-35511)本专利技术就是从这锂锑锆钛酸铅系出发，选取不同的各成份的组成百分比(克分子比)，并且用不同量的Sr置换Pb来达到降低径向耦合系数与厚度耦合系数之比，降低介电常数和机械Q值，提高谐振阻抗的目的。本专利技术的一个实施例所包含的成份，其化学式为｛Pb1-xSrx〔(Li 1/4 Sb 3/4 )0.05〕O3｝0.05-｛Pb1-xSrxTiO3｝0.46-｛Pb1-xSrxZrO3｝0.49亦即Pb1-xSrx〔(Li 1/4 Sb 3/4 )0.05Ti0.46Zr0.49〕O3就是说以0.05克分子的锂锑酸沿(Pb(Li 1/4 Sb 3/4 )O3)、0.46克分子的钛酸沿(PbTiO3)和0.49克分子的锆酸铅(PbZrO3)所形式的三元系固溶体，以0.01至0.15克分子的Sr置换Pb而得本专利技术的低Qm压电陶瓷材料，其置换量X的最佳值为0.05克分子本专利技术采用传统的陶瓷制备工艺。按化学计量称取各种化工原料，其中Pb3O4比化学计量减少2%是本专利技术的一个特点。将称取的各料在振磨机中干式混合3小时，在900℃下保温2小时的粉料预烧，将预烧块破碎后在振磨机中粉碎3小时，而后加入占料重4%，浓度为5%的聚乙烯醇(PVA)溶液为粘合剂，以1000kg/cm2的压力成型在1280℃至1330℃下保温1至3小时烧成。经磨加工，上电极极化即成。这里需要指出的是一般用1330℃保温1小时烧成即可，在1280℃烧成时，保温时间应为3小时。用本专利技术所制得的陶瓷材料，具有极低的机械Q值，较低的介电常数，很高的谐振阻抗(可达3000Ω左右)，足够大的压电常数，径向和厚度耦合系数基本接近，晶片的谐波极不明显，波形单纯，在超声无损检测的探头使用中得到较为满意的结果。本专利技术的材料特性与锆钛酸铅(PZT)。钛酸铅(PbTiO3)，铌酸钾钠(PSN)、偏铌酸铅(PbNb2O6)的性能相比，优点是比较明显的，从下表中可见 从上表显见，本专利技术陶瓷材料的机械Q值是很低的，在所列的材料中是最低的。介电常数和径向耦合系数都比较低，压电常数d33除PZT-5A外是最高的，这就意味着有足够高的灵敏度。不尽如此，本专利技术还有易于制造的特点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以锂锑酸铅，钛酸铅和锆酸铅所组成的压电陶瓷材料，其特征在于包含有０．０５克分子的锂锑酸铅，０．４６克分子的钛酸铅０．４９克分子的锆酸铅三成份所组成的固溶体以及碳酸锶浓度为５％占用量４％的粘合剂制成低Ｑｍ值的压电陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.一种以锂锑酸铅，钛酸铅和锆酸铅所组成的压电陶瓷材料。其特征在于包含有0.05克分子的锂锑酸铅，0.46克分子的钛酸铅0.49克分子的锆酸铅三成份所组成的固溶体以及碳酸锶浓度为5%占用量4%的粘合剂制成低Qm值的压电陶瓷材料。2.按照权利要求1所说的压电陶瓷材料，其特征在于所说的Sr置换Pb的量...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永怀，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]