инициатор при синтезе цирконата-титаната свинца

Формула изобретения

Применение дититаната натрия в качестве инициатора твердофазных реакций синтеза цирконата-титаната свинца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к синтезу пьезокерамики и может быть использовано для создания высокочастотных электромеханических преобразователей, основанных на явлении пьезоэлектричества.

Наиболее близким к предлагаемому относится пьезокерамический материал, включающий PbO, ZrO₂, TiO₂, Bi₂O₃ [1], полученный по керамической технологии.

Целью изобретения является разработка одностадийного технологического процесса.

Цель достигается применением дититаната натрия в качестве инициатора твердофазных реакций синтеза цирконата-титаната свинца.

По традиционной технологии для получения пьезокерамического материала типа ЦТС используют карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов, без добавления воды, так как вода выщелачивает ионы щелочных и щелочноземельных металлов.

В карбонатах присутствует карбонат-ион СО^-2₃, который при их разложении в процессе обжига выделяется в виде углекислого газа и приводит к разрыхлению материала, а также увеличению пористости, а вторичный помол при получении материала делает процесс более трудоемким и экономически затратным.

Применение дититаната натрия позволяет использовать воду вместо спирта при смешении компонентов, так как ионы натрия не вымываются. Это способствует тому, что протекающие процессы при высокотемпературном синтезе позволяют получать более качественный материал. При использовании дититаната натрия не выделяется СО₂ и не выщелачиваются ионы натрия. Дититанат натрия при синтезе выполняет функцию инициатора твердофазных реакций. Такая функция дититаната натрия обеспечивается тем, что его присутствие в составе шихты позволяет объединить синтез и окончательный обжиг, т.е. проводить процесс в одну стадию, при температуре 11605^oC в течение 2 ч. В результате ослабляется вредный процесс рекристаллизации, что обеспечивает получение образцов материала типа ЦТС высокоплотным и низкопористым.

По предлагаемому способу с применением дититаната натрия получают материал с требуемыми служебными характеристиками, соответствующими ОСТ 11.0444.87.

Для получения пьезокерамических изделий по предлагаемому способу берут порошки оксидов титана, циркония, свинца и модификаторов карбоната стронция, оксида висмута, воду, а также предварительно синтезированный дититанат натрия, соответствующий составу ЦТСНВ-1, cмешивают в шаровой мельнице в течение 1 ч. Затем приготавливается пресс-порошок на основе раствора поливинилового спирта и прессуется. Отпрессованные заготовки синтезируют и спекают при температуре 1160 5^oC в течение 2 ч, шлифуют, металлизируют. После технологического старения определяют значение основных служебных характеристик, соответствующих ОСТ 11.0444.87.

П р и м е р. Смесь 58,56 г оксида свинца, 9,71 г оксида циркония, 5,04 г оксида титана, 22,42 г карбоната стронция, 2,1 г оксида висмута, 2,15 г дититаната натрия Na₂Тi₂O₅, предварительно синтезированного и подвергнутого помолу, и воду, механически смешивают в шаровой мельнице в течение 1 ч, сушат и порошок, приготовленный на основе раствора поливинилового спирта, прессуют. Отпрессованные заготовки синтезируют и спекают при температуре 1160 5^oC в течение 2 ч, шлифуют, металлизируют и поляризуют. После технологического старения определяют значение основных служебных характеристик соответствующих ОСТ 11.0444.87. Установлено, что плотность образцов и размер зерна соответственно равны 7,5 г/см³ и 3,5 мкм.

Таким образом, применение дититаната натрия при получении материала ЦТС активизирует твердофазные процессы, что упрощает технологический процесс и позволяет получать материал и изделия с требуемыми служебными характеристиками. Кроме того экономится энергия, снижается стоимость изделий.