[發(fā)明專利]外加氧化銻的鋯鈦酸鉛壓電陶瓷

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010194558.X
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101870583A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 孫清池;王曉娜;馬衛(wèi)兵;孫秋香
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/491
• 分類號: C04B35/491
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發(fā)明是關于以成分為特征的陶瓷組合物，尤其涉及外加氧化銻Sb₂O₃的鋯鈦酸鉛壓電陶瓷。

背景技術

壓電材料是一種將機械能與電能相互轉化的功能陶瓷材料。它是一種具有壓電性能的材料。壓電陶瓷是一種能夠?qū)C械能和電能互相轉換的信息功能陶瓷材料-壓電效應，壓電陶瓷除具有壓電性外，還具有介電性、彈性等，已被廣泛應用于醫(yī)學成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等。它可以因機械形變產(chǎn)生電場，也可以因電場作用產(chǎn)生機械形變，這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到廣泛應用，而且新一代的壓電材料還具有條件反射和指令分析能力。壓電材料的這些獨特功能使其在智能材料中具有更廣泛的應用前景。

近年來，壓電材料在汽車技術領域的應用也越來越多，以實現(xiàn)能量轉換、傳感、驅(qū)動、頻率控制等功能。其中壓電陶瓷具有響應快、制造簡單、能量密度高、易于控制等特點，是制備驅(qū)動器的理想材料。其主要用于電動后視鏡、電動門窗、電動座椅、制動片的驅(qū)動等。當采用壓電驅(qū)動器或壓電電機驅(qū)動時，可大大減少電機的體積，且具有控制精度高、不受電磁干擾、無噪聲等優(yōu)點；特別是，壓電驅(qū)動器或壓電電機可直接直線驅(qū)動控制，無需將旋轉運動轉換成直線運動的轉換機構。各種壓電驅(qū)動器已經(jīng)在智能材料結構、減震降噪系統(tǒng)、MEMS系統(tǒng)中得到了廣泛地應用，尤其在智能材料結構中，其作用不可替代，常被用來實現(xiàn)機構的機械動作，從而改變整個智能機構的形狀、剛度、固有頻率、阻尼等特性。因此，驅(qū)動器研究的深入，將大大促進其相關領域的進展。

隨著現(xiàn)代電子信息技術的飛速發(fā)展，對于性能優(yōu)異的壓電陶瓷材料的開發(fā)和探索已成為各國研究的熱點問題。目前，在性能改進方面主要采用2種方法：一種是摻雜改性，即摻雜某種改性離子；另一種是改進制備工藝。

目前，研究工作主要集中在三元系、四元系和五元系的壓電陶瓷材料上，如PMS-PZT、PMN-PZT、PZN-PMS-PZT、PNW-PMN-PZT等。但研究三元系并同時獲得高d33、高Kp、高居里溫度的體系尚不多見。Pb(Zr_xTi_y)O₃+zwt％Sb₂O₃，研究一種具有良好綜合性能的壓電陶瓷。通過深入探討Zr/Ti比、燒結溫度、Sb₂O₃含量變化對PZT-Sb體系陶瓷性能的影響，從而尋找一個最佳組分和制備工藝，以制備同時具有高d₃₃、高Kp、高居里溫度的壓電陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種居里溫度高、綜合性能良好的大應變壓電陶瓷。

本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

外加氧化銻的鋯鈦酸鉛壓電陶瓷，其原料組分及其摩爾百分比含量為Pb(Zr_xTi_y)O₃+zwt％Sb₂O₃，式中0.50≤x≤0.53，y＝1-x，0.9≤z≤2.1，z表示外加的Sb₂O₃占原料總量的摩爾百分比。

其優(yōu)選的原料組分及其摩爾百分比含量為Pb(Zr_xTi_y)O₃+zwt％Sb₂O₃，式中0.51≤x≤0.52，y＝1-x，1.0≤z≤1.3，z表示外加的Sb₂O₃占原料總量的摩爾百分比。

其最佳的原料組分及其摩爾百分比含量為Pb(Zr_xTi_y)O₃+zwt％Sb₂O₃，式中x為0.52，y為0.48，z為1.2，z表示外加的Sb₂O₃占原料總量的摩爾百分比。

所述壓電陶瓷是單一鈣鈦礦結構。

所述原料為Pb₃O₄，ZrO₂，TiO₂和Sb₂O₃。

所述壓電陶瓷于1150～1260℃燒結。

本發(fā)明的有益效果是提供了一種居里溫度高、綜合性能良好的大應變壓電陶瓷，其成分簡單、工藝步驟簡單、易于操作、重復性好、成品率高。

附圖說明