Способ изготовления пьезоэлементов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиии

Социалистическии

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву-(22) Заявлено, 311780 (21) 3227458/18-10

j$q) М Кд 3

В 06 В 1/06

H 04 R 17/00 с присоединением заявки Йо-.

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 071082. Бюллетень М37 (33) УДК 534. 232 (088. 8)

Дата опубликования описания 02. 02 ° 83

В.Г. Новиков, A.È; Екимов и Л.Г. Семичев

1 - б 3 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к способам изготовления пьезоэлементов и может быть использовано при изготовлении пьеэопреобраэователей, применяемых для измерения .уровня, расхода сжиженных газов при низких и сверхнизких температурах и в условиях широкого диапазона вибрации..

Известен и широко применяется в производстве способ изготовления пьезоэлементов, включающий пластификацию, прессование и спекание синтезированного порошка РЬ (ZrRi) 0 при температуре 1200-13004С, механическую обработку (шлифование для придания формы), нанесение серебряных электродов гальваническим методом или методом вжигания и поляризацию (1 J.

Недостатком данного способа изготовления пьезоэлементов является низкая производительность, так как способ состоит из нескольких отдельных технологических процессов, а также требуется механическая обработка (шлифование ) спеченных заготовок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущностия является способ изготовления стержневого пьезоэлектрического преобразователя, включающий прессование и спекание порошка, соединение электродов с пьезокерамикой и поляризацию (2).

Недостатком известного способа является низкое качество изготовления пьезоэлементов.

Целью изобретения является повышение качества изготовления пьезоэлементов за счет обеспечения высокой плотности пьезокерамики и прочности соединения пьезокерамики с электрс— дами.

Цель достигается тем, что порошок в пресс-форме размещают между металлическими электродами, сжимают давлением 8-12 кгс/мм, нагревают со скоростью 5-7оС/мин до температуры на 400-500 ниже температуры спекания данного порошка, выдерживают в течение 30-50 мин и охлаждают со скоростью 5-7"C/ìèí и при температуре, превышающей точку Кюри на 10-50 С, поляризуют в процессе охлаждения.

В случае применения порошка состава Pb (Zr Ti ) 0> И электродов из меди или никеля способ осуществляют следующим образом.

Перед сборкой в пресс-форму металлические электроды обеэжиривают, затем производят сборку в приспособлении, которое устанавливают в ва9б3573

Формула изобретения

Составитель Н. Бурбело

Редактор О. Юркова Техред A,sàáèèåö Корректор F. Решетник

Заказ 304/1 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 куумную камеру, засыпают порошок, сжимают давлением 8,0.:12,0 кгc/мм создают разрежение 1 10 им.рт.ст,, нагревают до температуры 850 С со скоростью 5-7 С/мин, выдерживают о

30-50 мин, затем охлаждают со скоростью 5-7ОС/мин. В процессе охлаждения при температуре, на 10-50 С превышающей точку Кюри, наводят поляриэующее поле, по величине близкое к пробойному. Контроль температуры IG осуществляют термопарой.

Проверка режимов процесса показала, что снижение давления менее

7 кгс/мм требует повышения температуры спекания более 850 С, Увеличение температуры влечет к повышенному испарению окиси свинца и к нарушейию стехиометрического состава керамики.

Скорость нагрева более 7 С/мин не позволяет получить качественную,. по составу пьезокерамику из-за неравномерности нагрева acего, объема порошка.

Охлаждение со скоростью более

7 С/мин ведет к возникновению трещин о в пьезокерамике и по поверхности соединения электродов с керамикой.

Уменьшение скорости нагрева и охлаждения менее 5 C/ìèí приведет к увеличению продолжительности процесса. . "« о

Снятие давления при температуре выше 50 С ведет к появлению трещин! в пьеэокерамике.

Использование предлагаемого способа изготовления пьезоэлементов по сравнению с существующими способами имеет следующие преимущества.

Трудоемкость снижается, так как получение пьезоэлемента производится при совмещении процессов прессования, спекания, придания формы заготовке и 40 соединение электродов с пьеэокерамикой.

Плотность повышается эа счет при-. менения больших давлений 8-12 кгс/мм, а пьеэомодуль - эа счет повышенной 45 плотности. Прочность соединения пьезокерамики с медными электродами повышается за счет активации диффу1 з ;онных процессов, происходящих между порошком и медью при высоких температурах и давлении. Себестоимость снижается за счет увеличения производительности и исключения драгоценного металла — серебра.

Принципиальное отличие предлагаемого состава от применяемого в настоящее время горячего прессования, шлифования и нанесения электродов заключается в том, что при данном способе производится одновременно прессование, спекание, формообразование и соединение пьезокерамики с металлическими электродами при температурах ниже на 400-500 С известной температуры спекания с одновременной поляризацией пьезоэлементов.

Способ изготовления пьезоэлементоВ, включающий прессование и спекание порошка, соединение электродов с пьезокерамикой и поляризацию, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества изготовления пьезоэлементов за счет обеспечения высокой плотности пьезокерамики и прочности соединения пьезокерамики с электродами, порошок в прессформе размещают между металлическими электродами, сжимают давлением

8-12 кГс/мм, нагревают со скоростью

5-7 С/мин до температуры на 400-500 С ниже температуры спекания данного порошка, выдерживают в течение 3050 мин и охлаждают со скоростью

5-7 С/мин и при температуре, превышающей точку Кюри на 10-50 С поляризуют в процессе охлаждения °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глоэман И.А. Пьезокерамика.

"Энергия". 19б7, с. 28-33.

2. Авторское свидетельство СССР

Р б18871, кл. Н 04 P 17/00, 1973.(прототип).