[其他]鈦酸鉍鈉鋇系超聲用壓電陶瓷材料

無效

• 申請號: 85100513
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100513B
• 公開（公告）日: 1987-08-19
• 發明（設計）人: 王天寶;高敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01L41/18
• 分類號: H01L41/18;C04B35/46
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 潘振蘇,聶淑儀

本發明是一種新的二元系統壓電陶瓷材料。該 類材料具有比Na_0.5Bi_0.5TiO₃-K_0.5Bi_0.5TiO₃系陶 瓷更大的K_t/K_p比值(Kt：厚度機電耦合系數，K_p： 徑向機電耦合系數)，更小的介電系數同時具 有高的厚度振動頻率常數(N_t)，較低的體積密度和 厚度振動機械品質因素特別適合超聲換能器 用；而且該材料的制造工藝簡單，成本低，不含引起公 害的成分。

1963年，坂田好-郎研究了BaTiO₃- Na_0.5Bi_0.5TiO₃系富鋇區、1967年坂田、大原研究了 Na_0.5Bi_0.5TiO₃-PbTiO₃系的鐵電壓電性能，但是， 都沒有獲得有實用價值的材料。近年，本發明人研 究了Na_0.5Bi_0.5TiO₃-K_0.5Bi_0.5TiO₃系富鈉區陶瓷， 獲得了K_t：0.485?K_p：0.255、N_t：2670 Hz·m、105的有價值的超聲用壓電材料。由于 現代超聲技術要求有更清晰的圖象、更高的分辨率， 工作頻率也日益提高，希望換能器材料有更大的 K_t/K_p比值和更低的和PZT基陶瓷、鈮酸 鉀鈉和鈮酸鈉鋰陶瓷的K_t/K_p比值都不大。 PbTiO₃和偏鈮酸鉛雖符合上述條件，但前者的太 大，后者的K_t偏低，而且燒結性很差，在超聲探傷和 醫學超聲工程中應用都不甚滿意。另外，在工藝方 面，PZT陶瓷因PbO揮發，必須用剛玉坩堝密封燒 結，這引起產品一致性差，成本高，特別是鉛引起公 害，增加防護費用。鈮酸鹽陶瓷則原料太貴。

本發明的目的在于尋找一種完全不含鉛的具有 比Na_0.5Bi_0.5TiO₃-K_0.5Bi_0.5TiO₃系更大K_t/K_p比 值，更低的和成本低，無公害的壓電陶瓷材料 系統。

本發明提供一個壓電陶瓷材料系統，組成為 XNa_0.5Bi_0.5TiO₃-(1-x)BaTiO₃，其中X為 0.80～0.99克分子(富鈉區)。另外，還分別添加或 不添加0.1～3％(重量)的MnO₂，Cr₂O₂，NiO和 Fe₂O₃等改性添加物優先推薦范圍是X為 0.89～0.99克分子。

用TiO₂、Bi₂O₃，無水碳酸鈉，碳酸鋇和上述添加 物作原料(除TiO₂，碳酸鋇為工業一級外，其余原料 都是CP級)，配料，加無水酒精球磨混合6小時，干 燥后，在800～1150?℃保溫1～4小時合成，熟料用 球磨或氣流粉碎法磨細，加粘合劑干壓成型坯樣，在 1080～1220℃在大氣中敞開燒成，保溫1～4小 時。然后磨成φ17×1mm的試樣，被銀，極化，按 IRE標準測量試樣的壓電參數。表1列出 Na_0?5Bi_0.5TiO₃-BaTiO₃系壓電陶瓷部分配方及其 性能。表2列出最佳配方的主要鐵電、壓電參數。