[發明專利]一種摻雜增韌鋯鈦酸鉛壓電點火陶瓷材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810047316.0
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN101265089A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 周桃生;余海雁;尚勛忠;柴荔英
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;C04B35/491;C04B35/622
• 代理公司: 武漢金堂專利事務所
• 代理人: 丁齊旭

技術領域

本發明涉及鋯鈦酸鉛壓電點火材料的改進，特別是一種摻雜增韌鋯鈦酸鉛壓電點火陶瓷材料及其制備方法，屬于壓電陶瓷點火材料及其制備方法。

背景技術

壓電點火陶瓷材料在打火機、點火器、自動煤氣灶等民用消費類產品上的應用極為普遍。在工業生產以及軍事等方面，如各類炸藥炸彈和火箭的引燃引爆等，它也得到了廣泛的應用。

最早進行壓電點火材料研究開發的國家是日本，產量占世界的2/3。住友電氣工業株式會社的長田光生對PZT在準同型相界附近用少量Sr²⁺進行A位置換，加入微量In₂O₃“硬性”改性物，大大的提高了壓電點火材料的性能。另外在此基礎上，為了滿足實際應用的需要，又摻入其他改性劑(日本專利，特公昭43-10713，特公昭44-18029)。該材料自研究成功后，日本本國和美、歐等發達國家在70年代已開始大量生產使用壓電點火器，應用于袖珍打火機、燃氣灶具等的民用商品的開發。隨后日本松下電器產業株式會社的西田正光和大內宏開發了PbZrO₃-Pb(Li_0.25Nb_0.75)O₃三元系壓電點火材料。D.Audigier等人在對PZT進行鉛位低價離子置換的基礎上，研究了擠壓式點火用壓電陶瓷的典型特性(The?NinthIEEE?international?Symposium，USA，1994.Applications?of?Ferroelectrics，1994：383～386)，同時P.Gonnard在其電子應用上也進行了相應的研究(The?EighthIEEE?international?Symposium，USA，1992.Applications?of?Ferroelectrics，1992：581～584)，。隨著人們生產、生活質量和需求的提高及工業的飛速發展，這些現有的壓電點火材料的機械強度、點燃率、放電能量和使用壽命方面需要進一步提高。

國內對壓電點火材料的研究較日本晚，80年代初開始研制生產壓電點火器。中山大學物理學系以朱秀娟等人基于對鉛基三元系壓電陶瓷綜合性能較好且易于調節的特點，研究了固溶Pb(Sb_1-xNb_x)O₃-PbZrO-PbTiO₃壓電陶瓷系列的成分對壓電和介電性的影響，并對其進行了摻雜改性試驗(電子元件與材料，1989，8(5)：30～33)。在90年代后半期，湖北大學周桃生教授從壓電點火材料參數的關聯性與綜合性選擇著手，對PZT壓電陶瓷中摻雜Sb₂O₃，得到高d₃₃·g₃₃值壓電材料(湖北大學學報，1996，18(3)：275～277)，但需要進一步增韌。目前，雖然許多廠家已能批量生產，但質量與國外優秀產品相比仍存在一定差距，尤其在使用壽命及點燃率兩方面較為突出，具有市場競爭力的高檔的壓電點火元件基本上依賴進口。

發明內容

本發明的目的是提出一種用氧化釔部分穩定氧化鋯增韌三元系鍶銻鋯鈦酸鉛壓電陶瓷PZT壓電點火料及其制備方法，得到高壓電性能，同時在其機械強度、點燃率、放電能量和使用壽命方面也適應社會發展要求的壓電點火陶瓷材料。

本發明用氧化釔部分穩定氧化鋯Y-PSZ(Yttria?Partially-stabilized-zirconia)摻雜增韌三元系鍶銻鋯鈦酸鉛PZT壓電陶瓷點火材料，其化學式為

Pb_0.95Sr_0.05(Zr_0.54Ti_0.46)O₃+xwt％Sb₂O₃+ywt％Y-PSZ

其中x值為0.1～1，最佳值是0.2，y值為0.1～0.6，最佳值為0.4

本發明的制備方法如下：

1.按通式Pb_0.95Sr_0.05(Zr_0.54Ti_0.46)O₃+xwt％Sb₂O₃的化學計量比稱量原料放于球磨罐內，其中x＝0.1～1；