[其他]低机械品质因素压电陶瓷材料

说明书

一种包含有０．０５克分子的锂锑酸铅，０．４６克分子的钛酸铅０．４９克分子的锆酸铅，并以０．０１至０．１５的Ｓｒ置换Ｐｂ所形成的本发明的陶瓷材料，具有极低的机械Ｑ值，高的灵敏度，高的谐振阻抗及适宜的耦合系数，介电常数，且具有成本低。易于制造等特点，是超声无损检测较为理想的材料。

本发明属于压电陶瓷材料及其制法

在不同的使用场合，对压电陶瓷材料的性能有不同的要求。在超声无损检测中，随着探测精度的不断提高，迫切要求探头能适应高频，高阻尼、高分辨率，小盲区的要求。从目前的材料性能来看，PZT材料虽有较高的灵敏度，但径向和厚度的耦合系数Kp，Kt较为接近。机械Q值虽在100左右，但仍较高，PbTiO₃材料（上田一朗等Nati onal Tech Report.18（1972）413）虽然厚度耦合系数Kt比径向耦合系数大得多，但机械Q值却高达1000，PbNb₂O₆虽有厚度耦合系数大，介电常数低，Qm低（约11）等优点（Satoshi Nanamatsce etal.N.E.C Research ＆ Development.27（1972），17），但压电常数d₃₃值又较低，同时该材料的制造工艺又不易掌握，另外PSN虽是无损检测用的一种较好的材料，（L.Egerton and C.A Bieling Amer Ceram Soe Bull 47（1968）1151），但需采用热压工艺，不但材料的成本高，又不便于批量生产。另外PZT陶瓷一般的Qm在80左右，W.Wersing经过努力也只将Qm降至20左右（W.Wersing.Low-Q PZT Ceramics.Ferroelectrics 1980 Vo126，PP 783～86）再降低就很困难了。

本发明的目的就在于寻求一种新的材料，降低其径向耦合系数，介电常数，机械Q值，提高谐振阻抗。改善工艺条件，以适应这方面的要求。

Pb（Li1/4Sb3/4)O₃-PbTiO₃-PbZrOs系固溶体具有低的机械Q值（约80左右）高的机电耦合系数（Kp约0.70左右）和高的介电常数（约1000左右）（JP 特昭45-35511）

本发明就是从这锂锑锆钛酸铅系出发，选取不同的各成份的组成百分比（克分子比），并且用不同量的Sr置换Pb来达到降低径向耦合系数与厚度耦合系数之比，降低介电常数和机械Q值，提高谐振阻抗的目的。

本发明的一个实施例所包含的成份，其化学式为

｛Pb_1-xSr_x〔（Li1/4Sb3/4）〕O₃｝_0.05-｛Pb_1-xSr_xTiO₃｝_0.46-｛Pb_1-xSr_xZrO₃｝_0.49

亦即Pb_1-xSr_x〔（Li1/4Sb3/4）_0.05Ti_0.46Zr_0.49〕O₂

就是说以0.05克分子的锂锑酸铅(Pb(Li1/4Sb3/4)O₃)、0.46克分子的钛酸铅（PbTiO₃）和0.49克分子的锆酸铅（PbZrO₃）所形成的三元系固溶体，以0.01至0.15克分子的Sr置换Pb而得本发明的低Qm压电陶瓷材料，其置换量X的最佳值为0.05克分子。