专利名称：用于超声马达的压电陶瓷材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于超声马达的压电陶瓷材料，属于电子材料及元器件领域。
但是，对于一般的压电陶瓷来说，很难同时保证具有高的机械品质因子、机电耦合系数、压电常数，其谐振频率的温度稳定性常常也不够。
为实现这样的目的，本发明考虑到，锑铌锆钛酸铅系(主成分为xPb(Sb1/2Nb1/2)O3-yPbZrO3-zPbTiO3)的特点是Kp值显著高，稳定性好，例如x＝0.02，y＝0.51，z＝0.47的配方，Kp值高达0.81，但Qm值只有85。而锰铌锆钛酸铅系(主成分为xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-yPbZrO3-zPbTiO3)的特点是高Qm值。例如x＝0.10，y＝0.80，z＝0.10的配方，Qm值可高达6300。本发明的技术方案结合两者的特点，组成锑铌-锰铌-锆-钛酸铅(PSN-PMN-PZ-PT)四元系压电陶瓷。温度稳定性可通过两个途径改善(1)在准同型相界附近调整锆钛比使组成位于四方相区；(2)添加Sr2+对Pb2+进行同价取代。
本发明四元系组成(摩尔百分比)为
3～12％Pb(Sb1/2Nb1/2)，3～12％Pb(Mn1/3Nb2/3)，39～46％PbZrO3，39～46％PbTiO3，Pb位被1～5mol％Sr2+取代，外加0.1～0.3wt％CeO2。
采用原料为分析纯的PbO，SrCO3，Sb2O3，MnCO3，Nb2O5，ZrO2，CeO2和化学纯的TiO2。采用两步法合成熟料，分别将Sb2O3和Nb2O5，MnCO3和Nb2O5按化学计量比分别混合球磨，在1150℃的温度下预烧4h合成前驱体。再将这些前驱体和PbO，ZrO2，TiO2，SrCO3和CeO2混合，在930℃下合成PSN-PMN-PZ-PT粉料，再经150MPa干压成型后烧成，烧成制度为1200～1260℃/2h，烧成后的样品经过打磨、抛光成直径10～11mm、厚度0.5mm的圆片，被银后在120℃的硅油中加电压3～4KV/mm极化30min。放置24h后测其性能。用谐振-反谐振法测量样品的谐振频率和反谐振频率及相应的阻抗|Z|，计算机电耦合系数Kp和机械品质因子Qm，压电常数d33由准静态法测量。
温度稳定性采用谐振频率随温度变化率Δf/f25来描述。 f(T)和f(25)分别表示规定温度范围内某一测量温度和室温(25℃)时测得的谐振频率。
本发明的锑铌-锰铌-锆-钛酸铅四元系压电陶瓷为一种新的压电陶瓷体系，可在较宽的范围内调整其性能，具有较好的综合机电性能，谐振频率的温度稳定性较好，适用于超声马达，具有良好的商业价值。
实施例1材料组成(摩尔百分比)为5％Pb(Sb1/2Nb1/2)，5％Pb(Mn1/3Nb2/3)，44.5％PbZrO3，45.5％PbTiO3，Pb位被2mol％Sr2+取代，外加0.25wt％CeO2。
机电性能为Kp＝0.49，Qm＝1763，d33＝312pC/N。该配方为优选结果，具有良好的综合机电性能，谐振频率的温度稳定非常好。
实施例2
材料组成(摩尔百分比)为5％Pb(Sb1/2Nb1/2)，5％Pb(Mn1/3Nb2/3)，46％PbZrO3，44％PbTiO3，Pb位被2mol％Sr2+取代，外加0.25wt％CeO2。
机电性能为Kp＝0.45，Qm＝1613，d33＝278pC/N。该配方调整了锆钛比，综合机电性能和谐振频率的温度稳定性较好，但不如实施例1。
实施例3材料组成(摩尔百分比)为5％Pb(Sb1/2Nb1/2)，5％Pb(Mn1/3Nb2/3)，44.5％PbZrO3，45.5％PbTiO3，外加0.25wt％CeO2。
机电性能为Kp＝0.43，Qm＝1432，d33＝264pC/N。该配方未添加Sr2+，综合机电性能和谐振频率的温度稳定性相对实施例1和2较差。
图1为实施例1～3的谐振频率随温度变化率。
权利要求
1.一种用于超声马达的压电陶瓷材料，其特征在于采用锑铌-锰铌-锆-钛酸铅(PSN-PMN-PZ-PT)组成四元系压电陶瓷，四元系组成(摩尔百分比)为3～12％Pb(Sb1/2Nb1/2)，3～12％Pb(Mn1/3Nb2/3)，39～46％PbZrO3，39～46％PbTiO3，Pb位被1～5mol％Sr2+取代，外加0.1～0.3wt％CeO2。
全文摘要
一种用于超声马达的压电陶瓷材料,其特征在于采用锑铌－锰铌－锆－钛酸铅(PSN－PMN－PZ－PT)组成四元系压电陶瓷,通过在准同型相界附近调整锆钛比使组成位于四方相区及添加Sr
文档编号H01L41/18GK1349954SQ0114261
公开日2002年5月22日 申请日期2001年12月11日 优先权日2001年12月11日
发明者陈海, 孟中岩 申请人:上海交通大学