專利名稱:改性鈮酸鉛鋇鈉壓電陶瓷材料的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于鎢青銅型改性鈮酸鉛鋇鈉壓電陶瓷材料。
利用壓電陶瓷材料對應(yīng)于某一外加電壓能產(chǎn)生一定位移的特性，可以制成壓電微位移器，用作激光反射鏡、激光干涉儀、電控變形鏡的微動控制、大規(guī)模集成電路用爆光機微動工作臺的驅(qū)動器。然而，位移與電壓的關(guān)系因壓電陶瓷材料配方而異，一般說來位移量較大的“軟性”材料，位移滯后于電壓的現(xiàn)象嚴重，位移是電壓的雙值函數(shù)，形成一個不封閉的回線，因而同一電壓值對應(yīng)著不同的位移量，電壓回零時位移不回零。美國專利4，263，527是采用改性控制電路的方法來減小滯后效應(yīng)，而不是從改進陶瓷材料配方著手。這種控制電路的方法，雖然可以達到減小滯后的目的但往往造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，帶來制造復(fù)雜，使用不便等問題也增加制造的成本;另一種位移量較小的“硬性”材料，雖然位移滯后較小，仍形成較小的回線，影響了高精度領(lǐng)域內(nèi)的使用。
本發(fā)明的目的是從改進壓電陶瓷配方著手提供一種位移隨電壓變化基本呈線性，滯后很小，位移隨時間、電場強度變化都穩(wěn)定而且制造工藝簡單，重復(fù)性好的“硬性”壓電陶瓷材料。
本發(fā)明提供的壓電陶瓷材料，化學(xué)式為(Ba1-xPbx)4+Q2+n2(Na1-yLiy)2-QNa10-ιMιO]]>其中M代表四價金屬元素，如Zr、Ti等，x＝0.5～0.9，y＝0.03～0.5，θ＝0～1.5，η＝0.1～2。
晶體結(jié)構(gòu)屬鎢青銅型，其特點是含鉛量較鋯鈦酸鉛陶瓷少一半，燒結(jié)時不需要任何防止鉛揮發(fā)的措施。
本發(fā)明提供的壓電陶瓷材料工藝制造簡單，經(jīng)以Zr、Ti等金屬元素部分置換Nb以后，可以擴大燒結(jié)范圍和在較低溫度下致密燒結(jié)(可以在比一般鋯鈦酸鉛低約100℃溫度下燒結(jié))。本發(fā)明優(yōu)先推薦的成份是PbO26～36%(重量)，Na2O、Li2O1～3%(重量)，MO21～5%(重量)。
本發(fā)明提供的材料矯頑場強高，室溫可達1800v/mm，雖極化條件苛刻，但一經(jīng)極化充分以后，抗交流去極化能力也強，室溫大于1000v/mm，150℃時為800v/mm。其介電系數(shù)εT33為1100，tgδ0.5%而且隨溫度、電場強度變化較平坦，Kp＝0.34，Kt＝0.44，d33180×10-12m/v為硬性壓電材料。
本發(fā)明的優(yōu)點是材料的位移隨電壓的變化基本呈線性，如附圖1所示。圖中橫座標為電壓，縱座標為位移，頻率0.01HZ/S，從圖可看出電壓回零時，位移也基本回零，對直線的最大偏離在1～2%以內(nèi)，回零問題較一般壓電陶瓷大為改善，響應(yīng)快、蠕變小，即使電場強度高達1600v/mm位移亦穩(wěn)定，適合用作高精度壓電微位移器。用它制成的壓電微位移器驅(qū)動爆光機微動工作臺位移靈敏度可達0.04μm，定位精度±0.02μm，重復(fù)性誤差小于0.01μm。
本發(fā)明的實施例是含PbO35.12%(重量)，BaO6.03%(重量)，Na2O、Li2O 1.91%(重量)，MO21.75%(重量)，其余成份為Nb2O3。按上述組分配料，酒精濕混10～15小時后，紅外燈烘干，過篩合成，合成條件為800℃，再進行磨細壓片，在1190下即可燒成。
權(quán)利要求
1.一種屬于鎢青銅型改性鈮酸鉛鋇鈉的壓電陶瓷材料，其特征在于化學(xué)式為(Ba1-xPbx)4+Q2+n2(Na1-yLiy)2-QNb10-ιMιO30]]>其中M為四價金屬元素如Zr、Ti等，取代部分Nb元素，X=0.5～0.9，y=0.03～0.5，θ=0～1.5，ι=0.1～2
2.按權(quán)利要求
1所述的壓電陶氦材料，其特征是優(yōu)先推薦的PbO含量為26～36%(重量)。
3.按權(quán)利要求
1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于優(yōu)先推薦的Na2O、Li2O含量為1～3%(重量)。
4.按權(quán)利要求
1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于優(yōu)先推薦的MO2(M為Zr、Ti等)的含量為1～5%(重量)。
專利摘要
本發(fā)明是屬于鎢青銅型改性鈮酸鉛鋇鈉壓電陶瓷材料。該材料化學(xué)式為
文檔編號C04B35/00GK85100507SQ85100507
公開日1986年8月13日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者過蝶農(nóng), 郭演儀, 鄒懌如, 張秀春 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan