CH449498A - Composition céramique polycristalline à propriétés piézo-électriques et ferro-électriques - Google Patents

Composition céramique polycristalline à propriétés piézo-électriques et ferro-électriques

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CH449498A
CH449498A CH231066A CH231066A CH449498A CH 449498 A CH449498 A CH 449498A CH 231066 A CH231066 A CH 231066A CH 231066 A CH231066 A CH 231066A CH 449498 A CH449498 A CH 449498A
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CH231066A
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Kulcsar Frank
R Cook William
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Clevite Corp
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    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853Ceramic compositions

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Description


  Composition céramique polycristalline à propriétés     piézo-électriques        et        ferroélectriques       La présente invention a pour objet une composition  céramique polycristalline à propriétés piézo-électriques  et ferroélectriques et comprenant du     zirconate    de  plomb et du     titanate    de plomb et renfermant du chrome  en quantité équivalente à de 0,1 à 1,5 % en poids  d'oxyde chromique     (Cr2O3).    Cette composition est ca  ractérisée en ce que le rapport molaire du     zirconate    au       titanate    est de 45/55 à 35/65.  



  Ces nouvelles compositions, lorsqu'elles sont cuites  jusqu'à maturité céramique, sont des céramiques piézo  électriques et ferroélectriques contenant des agrégats po  lycristallins d'une certaine constitution, et pouvant être  subséquemment polarisées et acquérir ainsi des proprié  tés de transmission électromécanique     similaire    à l'effet       piézo-électrique    bien connu.  



  Il est donc entendu que le terme de  compositions  céramiques   tel qu'utilisé ci-après est compris de façon  à inclure les mélanges physiques non entrés en réaction  et les produits de réaction thermique obtenus à partir de  ces mélanges, de même que les articles céramiques mû  ris, que ce soit sous forme de matériau de flans, ou  d'éléments finis.  



  Au cours de la dernière décennie, une activité consi  dérable s'est développée dans le domaine des cérami  ques piézo-électriques visant tant à la réalisation de       nouvelles    applications pour des matériaux disponibles  qu'à la mise au point de matériaux améliorés pour une  utilisation dans des cas où les matières disponibles  étaient entièrement inappropriées ou seulement modéré  ment utiles.

   Ces efforts ont conduit à des céramiques  piézo-électriques satisfaisant     suffisamment    aux besoins  d'un fonctionnement à un niveau d'énergie élevé     (c'est-          à-dire    capables de résister, en service, à de hautes pres  sions mécaniques ou à des champs     électriques    de com  mande), ainsi qu'à des matériaux ayant des coefficients  de couplage et des constantes diélectriques remarqua-         blement    élevés ; cependant les exigences diverses et sou  vent critiques des céramiques piézo-électriques pour les  applications de filtres d'ondes électriques restent encore  à satisfaire de façon complète.  



  Pour les filtres à ondes, l'une des premières condi  tions posées à un matériau utilisé dans la fabrication  d'éléments de résonateur est la stabilité dans le temps et  à la température. Tout changement notable dans la va  leur caractéristique de certaines propriétés, et en parti  culier de celles qui affectent les fréquences de résonance  et     d'antirésonance    est généralement inadmissible, car cela  exige un     réglage        thermostaté    de l'environnement pour  contrôler la température, ce qui, dans le meilleur cas,  accroît le coût, le volume et la complexité du matériel  dont il s'agit et, dans le cas le plus défavorable, peut  être totalement impraticable.  



  En ce qui concerne la     stabilité    des propriétés dans  le temps, il n'y a même pas le remède si peu satisfaisant  soit-il, qu'il soit quelquefois possible pour compenser  l'absence de la stabilité à la température. Il est caracté  ristique de la plupart des matériaux céramiques piézo  électriques actuellement disponibles qu'un laps de temps  produit des changements d'une ampleur indésirable dans  diverses propriétés qui influent sur la fréquence de  résonance et la fréquence     d'antirésonance    caractéristi  ques. Le problème de la stabilité a été atténué dans une  mesure notable, dans les matériaux de céramique au       zirconate    titane de plomb, par l'addition de petites  quantités de chrome et/ou d'uranium.  



  Ces compositions pourront être mentionnées ci-après  sous la désignation de   modifiées au chrome     >>.     Cependant, il est parfois désirable, dans des appli  cations, comme filtres, des céramiques piézo-électriques,  que le matériau présente une valeur plus élevée de Q  mécanique (Qui) que ce qui est caractéristique des ma  tériaux, mentionnés plus haut, au     zirconate        titanate    de      plomb, modifiés au chrome.

   Dans d'autres cas, il est  quelquefois nécessaire ou désirable - par exemple lors  qu'on désire un filtre à plus large bande - d'avoir un  matériau de plus haut couplage électromécanique, mais  d'un niveau égal ou plus élevé de Q mécanique, que  ce qui est caractéristique du matériau de     zirconate-tita-          nate    de plomb modifié au chrome, connu dans la tech  nique antérieure.  



  Les compositions céramiques ferroélectriques de l'in  vention sont particulièrement appropriées à l'emploi  dans des filtres à ondes électriques ou autres applica  tions requérant la même combinaison de propriétés. En  effet, ces compositions donnent des matériaux de deux  types fondamentaux. D'une part des matériaux qui se  distinguent par un Q     mécanique        exceptionnellement    éle  vé et ont un couplage électromécanique modérément  élevé, d'autre part, des matériaux qui allient un coupla  ge très élevé à un     Qm    modérément élevé. Les matériaux  des deux types possèdent, à la température, une stabilité  de fréquence suffisante et, dans quelque cas, remarqua  ble, ce qui les rend aptes à une large diversité d'appli  cation dans des filtres.  



  Les compositions peuvent facultativement contenir  de petites quantités de fer, ainsi que du     ziconate    et/ou       titanate    d'un ou deux ou plusieurs des éléments, baryum  strontium et calcium.  



  Les nouveaux matériaux céramiques     piézo-électri-          ques    de l'invention surmontent ou atténuent au moins  une des difficultés de la technique antérieure, décrites  plus haut et sont particulièrement adaptés à l'emploi  dans des applications de filtres à ondes électriques.  



  Ils ont un Q mécanique élevé et une faible dépen  dance de la fréquence résonnante et     antirésonnante    par  rapport à la température. Ils sont également stables  dans le temps et à la température, alliant un Q mécani  que élevé à un coefficient de couplage électromécani  que modérément élevé.  



  Ils allient d'autre part un très haut couplage élec  tromécanique, à un Q mécanique modérément élevé.  On     décrit    ci-après, à titre d'exemple et avec réfé  rence au dessin annexé, plusieurs exemples de la com  position selon l'invention.  



  La     fig.    1 est une vue perspective en élévation d'un  résonateur à filtre simple comprenant un premier exem  ple de la composition selon la présente invention ;  la     fig.    2 est une vue en élévation latérale du résona  teur représenté à la     fig.    1 ;  la     fig.    3 est une représentation graphique de l'effet  de la variation de température sur la fréquence et la  capacitance d'un deuxième exemple de la composition  selon la présente invention.  



  Avant de procéder à une description détaillée des  compositions céramiques que concerne l'invention, il est  donné ci-après une description de leur application pour  des éléments de résonateur à filtre, en se référant aux       fig.    1 et 2 des dessins, dans lesquels le chiffre de réfé  rence 10 désigne. dans son ensemble, un transducteur       électromécanique    ayant comme élément actif un corps  12. de préférence en forme de disque, en un matériau  céramique     piézo-électrique    conforme à l'invention.  



  Le transducteur 10 est représenté dans ce cas com  me un résonateur à disque simple, à électrodes et cela  simplement à titre d'exemple et dans un but de simpli  cité. Bien que de tels disques soient largement utilisés  de différentes manières dans la construction de réseaux  à filtres, il est entendu que les matériaux ici décrits    peuvent être employés avec avantage pour la fabrication  d'une large diversité de résonateurs et éléments à filtre  différents.  



  Dans le dispositif présenté à titre d'exemple et illus  tré dans les figures 1 et 2, le corps 12 est     électrostati-          quement    polarisé, d'une manière exposée ci-après, et il  est muni d'une paire d'électrodes 14 et 16, appliquées  de façon convenable sur les deux faces opposées dudit  corps. Rattaché de façon conductrice aux électrodes 14  et 16, par exemple par soudage 18, des fils conducteurs  respectifs 20 et 22 opèrent la connexion du résonateur  dans le circuit électrique ou électronique (non représen  té), dans lequel il doit être employé. Ainsi qu'on le  sait un transducteur électromécanique fonctionne pour  transformer une énergie électrique appliquée en énergie  mécanique et vice versa.

   Par conséquent, lorsque le  corps mécanique est soumis à des efforts mécaniques, la  contrainte résultante engendre une sortie électrique ap  paraissant comme voltage dans les conducteurs 20 et  22.     Inversément    un voltage appliqué par les conduc  teurs produit une contrainte, ou déformation mécanique  du corps céramique 12.  



  Il doit être entendu ici que le terme de transduc  teur électromécanique, tel qu'il est utilisé ici, est pris  dans son sens le plus large et de façon à comprendre,  en particulier, les éléments de résonateur à filtre piézo  électrique, appareils de contrôle de la fréquence et dis  positifs analogues et que l'invention peut également être  appliquée et adaptée à diverses autres applications exi  geant des matériaux ayant des propriétés diélectriques,       piézo-électriques    et/ou     électro-strictives    telles que cel  les ici décrites.  



  Dans la plupart des applications industrielles, le  corps céramique 12 sera polarisé dans le sens de l'épais  seur, c'est-à-dire dans un sens parallèle à l'axe de rota  tion du disque et perpendiculaire à ses faces principales.  Ceci est convenablement     réalisé    par     l'application    au  matériau d'un champ électrostatique relativement élevé  par exemple en connectant une source de voltage appro  priée entre les conducteurs 20 et 22. Bien que     la    valeur  précise du champ de polarisation soit sujette à une  variation avec la composition particulière du matériau  et d'autres facteurs, elle est de l'ordre de plusieurs  milliers de volts par mm d'épaisseur.  



  Après la polarisation un signal appliqué entre les  faces principales du disque amène le disque à vibrer à  des fréquences et avec des amplitudes correspondant au  voltage du signal. Les vibrations sont les plus intenses  dans deux gammes de fréquence distinctes, la plus basse  de ces gammes se rapportant à la résonance de mode  radial et la plus élevée à la résonance du mode épais  seur. L'une ou l'autre de ces deux résonances majeures  peut être employée dans des filtres à ondes. Le disque  (ou toute autre forme de résonateur qui est employée)  est proportionné de façon à réaliser une séparation suf  fisante entre les résonances respectives de la vibration  de mode épaisseur et de mode radial, afin d'éviter une  interférence entre elles.

   Par exemple, dans le cas d'un  disque pour fonctionnement en mode radial, la dimen  sion de l'épaisseur est prévue très petite par rapport au  diamètre, ce dernier étant choisi de façon à obtenir  la fréquence de résonance désirée dans le mode radial.  



  Ainsi qu'on le sait, les céramiques piézo-électriques  au     zirconate-titanate    de plomb sont des solutions soli  des polycristallines, caractérisées par une structure de  cristal     pseudo-cubique,    de type     pérovskite.    Le système      de solution solide présente une     limite    de phases sub  stantiellement     morphotrope    à des températures se situant  au-dessous du point de Curie et se présentant approxi  mativement pour un rapport molaire de 53 : 47 entre le       zirconate    de     plomb/titanate    de plomb.

   Cette limite de  phase     morphotrope    se situe entre une phase à symétrie  rhomboédrique se trouvant sur le côté à haute teneur  en     zirconate    de plomb et une phase à symétrie     tétra-          gonale    se trouvant sur le côté à basse teneur en     titanate     de plomb. La composition selon l'invention se situe  entièrement du côté     tétragonal    de la     limite    de phase  et à une certaine distance de celle-ci.

   Elle se distingue  par un très haut facteur de qualité mécanique     (Qm)    et  par la stabilité, vis-à-vis de la température, de la fré  quence de résonance et     d'antirésonance,    ainsi que par  un couplage électromécanique modéré. Cette composi  tion est particulièrement précieuse dans des fibres où  la sélectivité et la stabilité à la température sont plus  importantes qu'une grande largeur de bande.  



  Le hafnium se présente en tant qu'impureté et en  quantités variables dans le zirconium. Pour les fins de  la présente invention, le hafnium peut être considéré  comme équivalent substantiel du zirconium et la     pré-          sense    de hafnium, soit comme impureté soit comme  substituant du zirconium, est acceptable. Toutefois, en  raison du fait que le coût élevé du hafnium, compara  tivement au zirconium, rend son emploi non économi  que dans la fabrication industrielle des compositions  dont il est question, la présente description ne tient  pas compte de la présence possible du hafnium.  



  Les compositions sont décrites telles que préparées  à partir de divers ingrédients élémentaires sous la for-    me d'oxyde. Bien que dans ce cas, la réaction exo  thermique des oxydes facilitent la préparation, il est  entendu que d'autres formes de composés appropriées  peuvent être utilisées si on le désire. Ainsi par exemple,  des ingrédients élémentaires peuvent être sous forme de  carbonates qui se décomposent pendant     la    réaction  thermique pour former un oxyde, avec dégagement de  protoxyde et/ou de dioxyde de carbone.  



  Comme indiqué par la formule du type     pérovskite          AB03,    les atomes de plomb, de zirconium et de titane  sont considérés comme étant liés par des atomes d'oxy  gène dans le réseau cristallin et il en est de même pour  les additifs.  



  Une amélioration générale des propriétés est habi  tuellement obtenue par la présence, dans la composition,  d'un ou plusieurs des éléments alcalino-terreux, ba  ryum, strontium et calcium, le rapport atomique du  total desdits éléments au plomb ne dépassant pas 1 : 4.  L'effet du baryum, du strontium et du calcium sur les  propriétés de la composition est quelquefois indistinct,  cependant ces additifs facilitent la production de la cé  ramique et augmentent la reproductibilité des résultats.  En outre le baryum, le strontium et le calcium parais  sent avoir en soi la capacité d'augmenter le Q méca  nique, bien que pas à un degré approchant celui du  magnésium.  



  Dans le cas des compositions dans lesquelles le  rapport molaire Zr/Ti est d'environ 40: 60 à 35: 65,  l'addition de chrome a de toute évidence un effet     syner-          gique.    Ceci ressort de façon évidente de l'examen du  tableau suivant des compositions présentées à titre  d'exemple  
EMI0003.0021     
  
    Tab',au <SEP> I
<tb>  Composition <SEP> envisagée <SEP> Qm
<tb>  (a)* <SEP> Pb(Zr9,53T10,47)03 <SEP> + <SEP> 0,80 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> Cr2O3 <SEP> 463
<tb>  (b) <SEP> Pb(Zro,4oTio,Oo)03 <SEP> + <SEP> 0,75% <SEP> en <SEP> poids <SEP> Cr2O3 <SEP> 660
<tb>  (d) <SEP> Pbo,95Mgo,o5(Zro,4oTl0,oo)03 <SEP> + <SEP> 0,75 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> <U>Cr2O3</U> <SEP> 1410
<tb>  Exemple <SEP> No <SEP> 6 <SEP> du <SEP> brevet <SEP> USA <SEP> 3006857, <SEP> à <SEP> titre <SEP> comparatif.

         En comparant les exemples (a) et (b) on voit qu'en  remplaçant le rapport molaire d'une composition de  limite de phase, modifiée au chrome, par le rapport  molaire conforme à l'invention, on a une augmentation       de        30        %        environ        de        la        valeur        de        Qm.        Cependant        l'effet     combiné de l'addition de Mg et du rapport molaire  conforme à l'invention est une augmentation de plus de       300        %        de     <RTI  

   ID="0003.0036">   la        valeur        de        Qm.     



  Les compositions selon la présente invention peu  vent aussi contenir de petites quantités de fer     équiva-          lant    à     une        addition        de        0,1    à     1,0%        en        poids        d'oxyde     ferrique (Fe     Oa).    La quantité préférée est d'environ       0,

  5        %        en        poids.        Le        fer        cause        une        augmentation        supplé-          mnetaire    du Q mécanique et diminue la dépendance  de celui-ci par rapport à la température.  



  En dehors de l'amélioration synergique de     Qm    résul  tant de l'action conjointe du magnésium, du chrome et  de rapports molaires     Zr03    :     TiO3    déterminés, on a cons  taté que les rapports molaires ont un     effet        individuel     critique sur la stabilité, à la température, des proprié  tés     affectant    la fréquence de résonance. et d'antirésonan-    ce. Spécifiquement dans certains secteurs très étroits de  la gamme des rapports molaires, la variation de la fré  quence de la résonance, et     d'antirésonance    avec la tem  pérature est pratiquement nulle.

   Les valeurs absolues des  rapports molaires de     Zr03    :     Ti03    produisant une dépen  dance zéro de la fréquence par rapport à la température  varient avec l'identité et la quantité des ingrédients modi  ficateurs, ainsi qu'avec le mode de vibration impliqué. En  conséquence, pour toute composition donnée, le rapport  molaire exact, pour une dépendance minimale à l'égard  de la température, doit être déterminé empiriquement.  Pour la composition préférée, le rapport molaire     Zr03          T03    à dépendance minimale vis-à-vis de la température  est d'environ 43 : 57 à 44,5 : 55,5. La valeur est critique  à 1 ou 2 unités près, du rapport.  



  Bien que les compositions contenant du magnésium  soient généralement supérieures - et par conséquent  préférées il est précisé que les compositions, modifiées  au chrome, sans magnésium, sont généralement envi  sagées dans l'invention. L'effet de dépendance minima  le à l'égard de la température que l'on peut     réaliser    par      un choix approprié du rapport molaire ne dépend au  cunement de la présence de magnésium bien que  - comme cela est mentionné plus haut - la constitu  tion puisse influencer la valeur optimale particulière  du rapport. En outre les compositions contenant du  baryum, du calcium et/ou du strontium, en rapport  atomique du total de ces éléments au plomb ne dépas  sant pas 1 : 4, peuvent avoir des valeurs de Q mécani  que supérieures.

   Par exemple une composition ayant un  rapport molaire     Zr03/Ti03    de 44,5:55,5, du baryum       en        teneur        de        5,5        %        en        atomes        et        0,75        1%        en        poids     d'oxyde chromique, avait des valeurs de     Qm    dépassant  700 et des coefficients de couplage planaire dé  passant 0,250.  



  Des techniques pour la constitution de compositions  de base de     zirconate-titanate    de plomb sont connues.  Les additions de chrome peuvent, si on le désire, être  équilibrées avec du plomb. Par exemple si l'on ajoute  du     sesquioxyde    chromique     (Cr2O3)    celui-ci peut être  équilibré en ajoutant une quantité d'oxyde de plomb       (Pb0)    suffisante pour donner les proportions     stoechio-          métriques    pour le chromate de plomb     (PbCr04).    Com  me alternative l'addition peut être sous la forme de  chromate de plomb plutôt que sous la     forme    de ses  composants oxydes.

   Les additions peuvent être non       équilibrées    ou seulement partiellement équilibrées.  



  Le magnésium peut être ajouté sous la forme d'un  oxyde de magnésium, de carbonate, de magnésium, ou  autres composés appropriés, de l'oxyde de magnésium       (M-0)    ayant été utilisé dans la formulation des exem  ples spécifiques mentionnés ci-dessus et décrits ci-après.

    Les données des compositions figurant ci-après ont été  obtenues à partir de minces disques d'essai, préparés  substantiellement de la manière suivante    De l'oxyde de plomb     (Pb0),    des zircones     (ZrO2)    et  des oxydes de titane     (TiO,),    tous de qualité relativement  pure, ont été combinés en proportions appropriées, cor  respondant au     zirconate    de     plomb-titanate    de plomb  dans les     rapports    molaires désirés et en comprenant des  oxydes     etïou    des carbonates d'additions ;

   les additions  de chrome étaient sous la forme d'oxyde chromique       (Cr-,O,)    et le fer était sous la forme d'oxyde ferrique       (Fe03).    Le mélange a été broyé pour réaliser un mélan  ge à fond et une réduction de la dimension des parti  cules. On préfère une dimension     particulaire    moyenne  aussi petite et aussi uniforme que possible. Lors du  broyage des ingrédients, on a pris soin d'éviter une  contamination.    La poudre résultante a alors subi une réaction préa  lable par frittage à une température d'environ     850o    C  pendant deux heures approximativement.

   Pendant le  frittage et finalement pendant la cuisson à maturité, il  est désirable de contrôler la perte de plomb par des  moyens appropriés connus dans     la    technique.  



  Après avoir laissé refroidir le matériau ayant subi  une réaction préalable, on l'a écrasé et broyé, à nouveau  jusqu'à une dimension     particulaire    moyenne d'environ  1,5 micron. Un mélange par pressage a alors été réali  sé avec la poudre résultante, en ajoutant un agent liant  et lubrifiant approprié, tel que des solutions de sorbi  tol,     l'alcool    de polyvinyle, ou de       Mobilar-C     .

   Par  exemple la poudre a été mélangée à raison de 16 g par       cm3    d'une solution consistant, en volume, en 2 parties       et    3     parties        d'une        solution    à     70        %        de        sorbitol          (CtcH140s        .1/2        H20).    Le mélange résultant a alors été  comprimé en disques ayant environ un inch de diamè  tre et 3/32 d'inch d'épaisseur qui ont été cuits à matu  rité à une température d'environ<B>12850</B> C pendant envi  ron 45 minutes.

      Les disques cuits ont été alors munis d'électrodes  et polarisés d'une façon connue dans la technique.  Après polarisation, les disques sont, de préférence, (et  ils l'ont été dans le cas de     certains    des exemples dont  les données sont indiquées) soumis à un traitement ther  mique qui a consisté en un chauffage des disques à une  température d'environ 150-2500 C pendant une période  de 12 à 48 heures. On conçoit naturellement qu'une  température un peu plus élevée peut être utilisée, mais  en tout cas elle ne doit pas approcher, et encore moins  dépasser, la température de Curie du matériau détermi  né dont il s'agit. Le traitement thermique cause, dans la  plupart des cas, une petite diminution du coefficient  de     couplage    électromécanique.

   Cependant étant donné  la valeur relativement élevée du coefficient de couplage  initial, cette réduction n'est pas un inconvénient parti  culier et elle est plus que compensée par l'amélioration  de la stabilité du matériau vis-à-vis du     veillissement    et  de la température. Ci-après figure un tableau de com  positions préférées selon l'invention présentées à titre  d'exemple et diverses propriétés électriques et électro  mécaniques importantes en général et pour les filtres  en particulier. Dans le tableau, la composition est iden  tifiée par la formule prévue correspondante ; toutes les  mesures ont été effectuées à la température ambiante,  subséquemment à la polarisation, et, le     cas        échéant,    au  traitement thermique.

   Le tableau II comprend les com  positions énumérées au tableau I figurant plus haut.  
EMI0004.0057     
  
    Tableau <SEP> Il
<tb>  Pb <SEP> et <SEP> ions <SEP> Additions <SEP> Coefficient <SEP> de <SEP> couplage
<tb>  N  <SEP> métal <SEP> B03 <SEP> en <SEP> c/o <SEP> électromécanique <SEP> Constante <SEP> Dissipation
<tb>  de <SEP> (en <SEP> <I>olo <SEP> en</I> <SEP> atomes) <SEP> Rapport <SEP> molaire <SEP> en <SEP> poids <SEP> Q <SEP> mécanique <SEP> planaire <SEP> diélectrique <SEP> électrique <SEP> (D)
<tb>  l'exemple <SEP> Pb <SEP> Mg <SEP> Ba/Sr <SEP> Zr03 <SEP> : <SEP> Ti03 <SEP> Cr2O3 <SEP> Fe203 <SEP> Qm <SEP> (kp) <SEP> (K) <SEP> en <SEP> %
<tb>  1 <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 40 <SEP> : <SEP> 60 <SEP> 0,75 <SEP> - <SEP> 660 <SEP> 0,120 <SEP> 319 <SEP> 3,97
<tb>  2 <SEP> 0,95 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 40 <SEP> :

   <SEP> 60 <SEP> 0,75 <SEP> - <SEP> 1410 <SEP> 0,2<B>1</B>5 <SEP> 385 <SEP> 1,02
<tb>  3 <SEP> 0,95 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 42: <SEP> 58 <SEP> 0,75 <SEP> - <SEP> 1446 <SEP> 0,237 <SEP> 375 <SEP> 1,05
<tb>  4 <SEP> 0,95 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 44 <SEP> : <SEP> 56 <SEP> 0,75 <SEP> - <SEP> 1336 <SEP> 0,255 <SEP> 425 <SEP> 1,04
<tb>  5 <SEP> 0,93 <SEP> 0,07 <SEP> - <SEP> 44 <SEP> : <SEP> 56 <SEP> 0,75 <SEP> - <SEP> 1142 <SEP> 0,316 <SEP> 489 <SEP> 0,89
<tb>  6 <SEP> 0,90 <SEP> 0,10 <SEP> - <SEP> 44 <SEP> : <SEP> 56 <SEP> 0,75 <SEP> - <SEP> 1057 <SEP> 0,283 <SEP> 437 <SEP> 0,83
<tb>  7 <SEP> 0,95 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 44,5: <SEP> 55,5 <SEP> 0,75 <SEP> 0,40 <SEP> 1457 <SEP> 0,276 <SEP> 493 <SEP> 0,47
<tb>  8 <SEP> 0,95 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 44,5: <SEP> 55,5 <SEP> 0,75 <SEP> 0,50 <SEP> 1448 <SEP> 0,30<B>1</B> <SEP> 511 <SEP> 0,40
<tb>  9 <SEP> 0,95 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 44,5:

   <SEP> 55,5 <SEP> 0,75 <SEP> 0,75 <SEP> 1468 <SEP> 0,295 <SEP> 499 <SEP> 0,34
<tb>  10 <SEP> 0,95 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 45 <SEP> : <SEP> 55 <SEP> 0,75 <SEP> 0,50 <SEP> 1445 <SEP> 0,289 <SEP> 508 <SEP> 0,45         Par le tableau II, on voit de façon évidente que tou  tes les compositions présentées à titre d'exemple sont  caractérisées par un bon complexe planaire, une cons  tante diélectrique et un Q mécanique relativement éle  vés, ainsi qu'une faible dissipation, toutes ces propriétés  étant importantes pour l'emploi des matériaux piézo  électriques dans des applications de filtres.  



  Les 10 premières compositions sont disposées dans  l'ordre de teneur croissante en zirconium. Dans cette  progression, la tendance des valeurs     Qm    est descendante  et celle de     kp    est ascendante. Les compositions optima  les allient des valeurs     Qm    de l'ordre de 1300 et 1400  avec des coefficients de couplage planaire d'environ  0.30. Les effets d'une variation d'autres paramètres de  composition sont également montrés par le tableau des  compositions présentées à titre d'exemple, tableau d'où  lesdits effets ressortent de façon évidente en soi.  



  Comme il a été expliqué dans ce qui précède, la dé  pendance, vis-à-vis de la température, de la fréquence  des compositions selon l'invention peut être minimisée  par un choix approprié du rapport molaire     Zr03    :     T103    ;

    ceci est montré graphiquement à la     fig.    3 pour la com  position de l'exemple 7 ; on voit, par cette figure, que  le cycle de températures se situant entre -30 et     -1-90o    C  ne cause pratiquement pas de changement     (envikon          0.13        %        au        maximum)

          tant        dans        la        fréquence        de        réso-          nance    que dans la fréquence     d'antirésonance.    La valeur  de la capacitance présente une petite variation directe  avec la température, pour la même gamme de tempéra  tures ; elle n'est pas d'une ampleur suffisante pour  être préjudiciable dans la plupart des applications de  filtres ; étant donné que la variation est presque linéai  re, elle est facilement compensée, si c'est nécessaire.  



  Les caractéristiques de vieillissement des matériaux  sont également hautement appropriées à des applica  tions de filtres, ainsi qu'on     1e    voit par le tableau ci-après  de la variation de la fréquence de résonance     (fr)    et de  la fréquence     d'antirésonance    (fa), avec le temps.  
EMI0005.0024     
  
    Tableau <SEP> III
<tb>  N  <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> Vieillissement <SEP> % <SEP> de <SEP> changement
<tb>  de <SEP> composition <SEP> (en <SEP> semaines) <SEP> fa <SEP> fr
<tb>  2 <SEP> 3 <SEP> -E- <SEP> 0,049 <SEP> -I- <SEP> 0,087       La qualité physique de la céramique est bonne et  les matériaux sont aptes à une polarisation relativement  aisée.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Composition céramique polycristalline présentant des propriétés piézo-électriques et ferroélectriques et com prenant du zirconate de plomb et du titanate de plomb et renfermant du chrome en quantité équivalente à de 0,1 à 1,5 % en poids d'oxyde chromique (Cr2O3), carac- térisée en ce que le rapport molaire du zirconate au titanate est de 45/55 à 35/65.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Composition selon la revendication, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre du zirconate et/ou titanate d'un ou plusieurs des éléments baryum, stron tium et calcium, le rapport atomique du total desdits éléments au plomb ne dépassant pas 1 : 4. 2. Composition selon la revendication, caractérisée en ce qu'elle contient du fer en proportion équivalente à de 0,1 à 1,0 /o en poids d'oxyde ferrique (Fe203). 3. Composition selon la revendication, caractérisée en ce que le rapport molaire du zirconate au titanate est de 43/57 à 44,5/55,5.
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SE320016B (fr) 1970-01-26
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