一种近零温度系数声表面波用压电陶瓷及其制备方法

摘要

本发明是关于一种近零温度系数声表面波用压电陶瓷的配方组成，它采用常规的固相法压电陶瓷的制备方法,利用普通化学原料,制备得到近零温度系数声表面波用压电陶瓷,其特征在于所述压电陶瓷的配方包括：[(Pb

说明书

技术领域

   本发明涉及无机非金属材料技术领域，特指一种近零温度系数声表面波用压电陶瓷的配方组成;它采用常规的固相法陶瓷的制备方法,利用普通化学原料,制备得到近零温度系数声表面波用压电陶瓷，该压电陶瓷适合于制备声表面波器件。 

技术背景

   压电陶瓷具有优良的压电效应，是功能陶瓷中应用非常广泛的一类，如传感器、换能器、滤波器等，在国民经济和国防工业中发挥着重要的作用，压电陶瓷主要是锆钛酸铅基及其三元和四元系压电陶瓷;目前，制作声表面波器件主要是锆钛酸铅基压电陶瓷和晶体材料，但是晶体材料很难满足高机电耦合系数和低温度系数的要求，单晶材料一般价格昂贵，且一般它们是各向异性材料，所以需要有高精度的定向切割技术，这也是其缺点；锆钛酸铅基压电陶瓷只在低频声表面波（SAW）器件领域有应用报道，但是其温度系数太大，很难用于高频声表面波（SAW）器件的制作;钛酸铅陶瓷具有优良的压电特性，通过各种取代与掺杂的方式，人们克服了烧结困难，已得到了一些广泛应用于不同领域的配方，特别在高频领域;我们通过研究，我们得到近零温度系数高频声表面波（SAW）用钛酸铅压电陶瓷。

发明内容

本发明的目的是这样来实现的：一种近零温度系数声表面波用压电陶瓷，其配方为：[(Pb_{(1-(3/2)x+y/2)}Ln_x][Ti_(0.98-y)Mn_0.02B_y]O₃，0.01≤x≤0.5,Ln=Ce、Sm或Gd;0.01≤y≤0.8,B=In或Yb。

本发明采用常规的固相法陶瓷制备工艺，即首先按配方配料将配合料球磨粉碎混合，进行烘干后，加入粘合剂造粒，再压制成生坯片，然后在空气中进行排胶和烧结，经保温并自然冷却后，获得钛酸铅压电陶瓷，在陶瓷上被电极，然后极化，老化，测性能。

上述近零温度系数声表面波用压电陶瓷的配方最好采用下列二种方案： 

[(Pb_{(1-(3/2)x+y/2)}Ln_x][Ti_(0.98-y)Mn_0.02B_y]O₃，0.05≤x≤0.4，Ln=Ce、Sm或Gd;0.03≤y≤0.6,B=In或Yb；

[(Pb_{(1-(3/2)x+y/2)}Ln_x][Ti_(0.98-y)Mn_0.02B_y]O₃，0.08≤x≤0.3，Ln=Ce、Sm或Gd;0.1≤y≤0.5,B=In或Yb。 

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本专利的压电陶瓷的延迟时间温度系数接近于零；居里温度高，为350℃左右。

2、本专利的压电陶瓷性能很容易调节，以满足系列高频声表面波（SAW）器件的要求。

3、本陶瓷采用常规的固相法压电陶瓷制备工艺即可进行制备，所使用的原料是常规的化学原料，制作成本低。

具体实施方式

   现在结合实施例对本发明作进一步的描述。表1给出本发明的实施例共4个试样的配方([(Pb_(1-3/2x+y/2)Ln_x][Ti_(0.98-y)Mn_0.02B_y]O₃)。

   本发明的实施例共4个试样的配方：

   配方1为：[(Pb_0.995S_m0.03][Ti_0.9Mn_0.02In_0.08]O₃；

   配方2为：[(Pb_0.96 S_m0.06][Ti_0.88Mn_0.02In_0.1]O₃；

   配方3为：[(Pb_0.95Gd_0.1][Ti_0.78Mn_0.02Yb_0.2]O₃；

   配方4为：[(Pb_0.825 Gd_0.2][Ti_0.73Mn_0.02 Yb_0.25]O₃)。

   主要原料采用常规的化学原料,具体为：四氧化三铅（Pb₃O₄）、二氧化钛（TiO₂）、碳酸锰（MnCO₃）、三氧化二钐（Sm₂O₃）、三氧化铟（In₂O₃）、三氧化二镱（Yb₂O₃）、三氧化二钆（Gd₂O₃）；按上述配方配料,将配好的料用蒸馏水或去离子水采用行星球磨机球磨混合,料:球:水=1:3:(0.6~1.0),球磨4~8小时后，烘干得干粉料，在干粉料中加入占其重量5~8%的浓度为10%(重量百分比)的聚乙烯醇溶液，进行造粒，混研后过40目筛，再在20~30Mpa压力下进行干压成生坯片，然后在温度为750~850℃下保温1~4小时进行排胶，升温速率为50-100℃/小时；然后将样品置于氧化铝坩埚中，密闭烧结，烧结温度为1200-1260℃，保温时间为1-3小时，即得到陶瓷片；陶瓷片经研磨抛光后两面被覆银电极，并在硅油中120-160℃下极化，极化电场为6000-8000伏/mm,极化时间为45-60分钟；经过老化48小时，测试其性能；上述各配方试样的性能列于表1；从表1可以看出所制备的压电陶瓷的延迟时间温度系数(T_CD)接近于零，声表面波传播速度（υ_s）为2530m/s左右，介电常数(ε)约为230左右；机械品质因素（Q_m）为2000左右，声表面波机电耦合系数（K_s）为0.18左右，居里温度(T_c)为350℃左右。

             表1 本发明的实施例共4个试样的配方及性能

   

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。