一種近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷及其制備方法技術

本發明專利技術是關于一種近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷的配方組成，它采用常規的固相法壓電陶瓷的制備方法,利用普通化學原料,制備得到近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷,其特征在于所述壓電陶瓷的配方包括：[(Pb(1-3/2x+y/2)Lnx][Ti(0.98-y)Mn0.02By]O3，0.01≤x≤0.5，Ln=Ce、Sm或Gd；0.01≤y≤0.8，B=In或Yb。所制備的壓電陶瓷的延遲時間溫度系數(TCD)接近于零，聲表面波傳播速度（υs）為2500m/s左右，介電常數約為230左右；機械品質因素（Qm）為2000左右，聲表面波機電耦合系數（Ks）為0.18左右，居里溫度為350℃左右。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無機非金屬材料
，特指ー種近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷的配方組成；它采用常規的固相法陶瓷的制備方法，利用普通化學原料，制備得到近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷，該壓電陶瓷適合于制備聲表面波器件。
技術介紹
壓電陶瓷具有優良的壓電效應，是功能陶瓷中應用非常廣泛的ー類，如傳感器、換能器、濾波器等，在國民經濟和國防エ業中發揮著重要的作用，壓電陶瓷主要是鋯鈦酸鉛基及其三元和四元系壓電陶瓷；目前，制作聲表面波器件主要是鋯鈦酸鉛基壓電陶瓷和晶體材料，但是晶體材料很難滿足高機電耦合系數和低溫度系數的要求，單晶材料一般價格昂貴，且一般它們是各向異性材料，所以需要有高精度的定向切割技術，這也是其缺點；鋯鈦酸鉛基壓電陶瓷只在低頻聲表面波(SAW)器件領域有應用報道，但是其溫度系數太大，很難用于高頻聲表面波(SAW)器件的制作；鈦酸鉛陶瓷具有優良的壓電特性，通過各種取代與摻雜的方式，人們克服了燒結困難，已得到了一些廣泛應用于不同領域的配方，特別在高頻領域；我們通過研究，我們得到近零溫度系數高頻聲表面波(SAW)用鈦酸鉛壓電陶瓷。
技術實現思路
本專利技術的目的是這樣來實現的:一種近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷，其配方為:[(Pb(卜(3/2)x+y/2)LnJ [Ti((l.98_y)Mn。.Cl2ByilO3, 0.01 彡 x 彡 0.5，Ln=Ce、Sm 或Gd;0.01 ^ y ^ 0.8，B=In 或 Yb。本專利技術采用常規的固相法陶瓷制備エ藝，即首先按配方配料將配合料球磨粉碎混合，進行烘干后，加入粘合劑造粒，再壓制成生坯片，然后在空氣中進行排膠和燒結，經保溫并自然冷卻后，獲得鈦 酸鉛壓電陶瓷，在陶瓷上被電極，然后極化，老化，測性能。上述近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷的配方最好采用下列ニ種方案:[(Pb(1-(3/2)x+y/2)LnJ [Ti (0.98-y)Mn0.02By] O3, 0.0 5 彡 x 彡 0.4，Ln = Ce、Sm 或Gd;0.03 ^ y ^ 0.6，B=In 或 Yb ；[(Pb (卜(3/2)x+y/2)Lnx] [Ti (Hy)Mnchtl2By] O3, 0.08 彡 x 彡 0.3, Ln = Ce > Sm 或Gd;0.1 ^ y ^ 0.5，B=In 或 Yb。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點: 1、本專利的壓電陶瓷的延遲時間溫度系數接近于零；居里溫度高，為350°C左右。2、本專利的壓電陶瓷性能很容易調節，以滿足系列高頻聲表面波(SAW)器件的要求。3、本陶瓷采用常規的固相法壓電陶瓷制備エ藝即可進行制備，所使用的原料是常規的化學原料，制作成本低。具體實施例方式現在結合實施例對本專利技術作進ー步的描述。表1給出本專利技術的實施例共4個試樣的配方([(Pb(1-3/2x+y/2)Lnx] [Ti(0.98_y)Mn0.02By]O3)。本專利技術的實施例共4個試樣的配方: 配方 1 為:[(Pb0.995Sm0.03] [Ti0.9Mn0.02In0.08] O3 ；配方 2 為:[(Pb0 96 Sm0.06] [Ti0.88Mn0.02In0.1]O3 ； 配方 3 為:[(Pb0.95Gd0.1] [Ti0.78Mn0.02Yb0.2]O3 ；配方 4 為:[(Pb0.825 Gd0.2] [Ti0.73Mn0.02 Yb0.25] O3)。主要原料采用常規的化學原料，具體為:四氧化三鉛(Pb304)、ニ氧化鈦(Ti02)、碳酸錳(MnC03)、三氧化ニ釤(Sm203)、三氧化銦(111203)、三氧化ニ鐿(￥13203)、三氧化ニ釓(Gd2O3);按上述配方配料，將配好的料用蒸餾水或去離子水采用行星球磨機球磨混合，料:球:水=1:3:(0.6 1.0)，球磨41小時后，烘干得干粉料，在干粉料中加入占其重量5 8%的濃度為10%(重量百分比)的聚こ烯醇溶液，進行造粒，混研后過40目篩，再在2(T30Mpa壓カ下進行干壓成生坯片，然后在溫度為750-850°C下保溫1-4小時進行排膠，升溫速率為50-100°C /小時；然后將樣品置于氧化鋁坩堝中，密閉燒結，燒結溫度為1200-1260°C，保溫時間為1-3小時，即得到陶瓷片；陶瓷片經研磨拋光后兩面被覆銀電扱，并在硅油中120-160°C下極化，極化電場為6000-8000伏/mm,極化時間為45-60分鐘；經過老化48小時，測試其性能；上述各配方試樣的性能列于表1 ;從表1可以看出所制備的壓電陶瓷的延遲時間溫度系數(Tcd)接近于零，聲表面波傳播速度(vs)為2530m/s左右，介電常數(ε)約為230左右；機械品質因素(Qm)為2000左右，聲表面波機電耦合系數(Ks)為0.18左右，居里溫度(Tc)為350°C左右。表1本專利技術的實施例共4個試樣的配方及性能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷，其特征在于所述壓電陶瓷化學式為：[(Pb(1?(3/2)x+y/2)Lnx][Ti(0.98?y)Mn0.02By]O3，0.01≤x≤0.5，Ln=Ce、Sm或Gd；0.01≤y≤0.8，B=In或Yb；所述的壓電陶瓷的延遲時間溫度系數(TCD)為0.01?0.08?ppm/℃，聲表面波傳播速度（υs）為2530~2550m/s，介電常數(ε)為228~238；機械品質因素（Qm）為1936?2020，聲表面波機電耦合系數（Ks）為0.18?0.24，居里溫度(Tc)為348?362℃。

【技術特征摘要】
1.一種近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷，其特征在于所述壓電陶瓷化學式為:[(Pb(卜(3/2)x+y/2)LnJ [Ti((l.98_y)Mn0.02By]03,0.0l ^ x ^ 0.5, Ln=Ce、Sm 或 Gd ;0.01 ^ y ^ 0.8,B=In或Yb ;所述的壓電陶瓷的延遲時間溫度系數(Tm)為0.01-0.08 ppm/°C，聲表面波傳播速度( ')為253(T2550m/s，介電常數(O為228 238 ;機械品質因素(Qni)為1936-2020，聲表面波機電耦合系數(Ks)為0.18-0.24，居里溫度(T。)為348-362°C。2.按權利要求1所述的ー種近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷，其特征在于所述壓電陶瓷化學式為:[(Pb(1_(3/2)x+y/2)Lnx] [Ti(0.98_y)Mn0.02By]03,0.05 彡 x 彡 0.4，Ln=Ce, Sm 或 Gd ;0.03 ^ y ^ 0.6，B=In 或 Yb ； 如權利要求1所述的ー種近零溫度系數聲表面波用壓電陶瓷，其特征在于所述壓電陶瓷化學式為:[(Pb(1-(3/2)x+y/2)Lnx] [Ti...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃新友，高春華，蔡爾華，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：