[發(fā)明專利]制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鉛基弛豫陶瓷或其固溶體的濕化學(xué)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010199065.5
• 申請(qǐng)日: 2010-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN102276258A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志權(quán);姚春發(fā);李財(cái)富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C04B35/497
• 分類號(hào): C04B35/497;C04B35/26;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備具有純鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鉛基弛豫陶瓷及其固溶體的濕化學(xué)方法，屬于陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

復(fù)合鈣鈦礦鐵電體A(B′B″)O₃的介電弛豫現(xiàn)象最早是由前蘇聯(lián)科學(xué)家G.A.Smolensky等研究發(fā)現(xiàn)的。鉛基弛豫陶瓷作為其中最為常見、重要的一員，具有高的介電常數(shù)、較低的容溫變化率、較高的機(jī)電耦合系數(shù)、大的飽和應(yīng)變、小的應(yīng)變滯后性、響應(yīng)快、回零性好、驅(qū)動(dòng)功率小，是制造多層陶瓷電容器、換能器和致動(dòng)器等功能原器件的理想材料，其中Pb(Zr_xTi_1-x)O₃就是目前被大量應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中的鉛基弛豫陶瓷之一。同時(shí)，鉛基弛豫陶瓷多屬鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，很容易通過摻雜形成不同的固溶體，其性能在一定范圍內(nèi)可調(diào)可控，可以滿足不同工業(yè)領(lǐng)域需要。因此，掌握一種高效的方式來(lái)制備鉛基弛豫陶瓷有著很大的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有的制備鉛基弛豫陶瓷方法多為傳統(tǒng)的固相燒結(jié)方法，以氧化鉛、氧化鐵和氧化鎢為原料，按化學(xué)計(jì)量比PbO∶Fe₂O₃∶WO₃＝3∶1∶1混合均勻，并在890℃下進(jìn)行燒結(jié)。由于混料難以均勻，且在較高的燒結(jié)溫度下氧化鉛容易揮發(fā)，因此該方法制得的鐵鎢酸鉛的純度不高，有一定數(shù)量破壞其電學(xué)性能的焦綠石相生成，影響了其使用性能。

為了避免惡介電性能的焦綠石相生成，S.L.Swartz?and?T.R.Shrout發(fā)明的二次合成法[S.L.Swartz?and?T.R.Shrout，F(xiàn)abrication?of?perovskitelead?magnesium?niobate，Materials?Research?Bulletin，1982，17：1245-1250]被廣泛應(yīng)用于鉛基弛豫陶瓷的制備中。二次合成法是先將引入B位離子的前軀體混合并在1000℃以上的高溫下燒結(jié)得到中間體，然后再將中間體與引入A位離子的前軀體混合在870℃左右燒結(jié)。此方法雖然有效地抑制了焦綠石相的生成，但是中間體較高的燒結(jié)溫度也浪費(fèi)了能源。

濕化學(xué)方法與技術(shù)是材料學(xué)和化學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科，是當(dāng)前科學(xué)研究中制備鉛基弛豫鐵電陶瓷材料中常用的一種方法，它具有工藝簡(jiǎn)單和設(shè)備價(jià)格低廉、更低的燒結(jié)溫度、材料的均勻性好、材料的純度高、材料的超微細(xì)結(jié)構(gòu)可控、易于加工成型等優(yōu)點(diǎn)。但普通濕化學(xué)法常采取金屬醇鹽作為前軀體，由于價(jià)格昂貴且多數(shù)為有毒物質(zhì)，限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備鉛基弛豫陶瓷及其固溶體系的新濕化學(xué)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的價(jià)格昂貴、多數(shù)為有毒物質(zhì)、且雜質(zhì)難以去除等問題。本發(fā)明使用金屬無(wú)機(jī)鹽為前軀體，用以替代使用金屬醇鹽的普通濕化學(xué)方法，能有效地避免焦綠石相的形成，降低燒結(jié)溫度，保障陶瓷的純度，并獲得不同成分的系列固溶體。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鉛基弛豫陶瓷或其固溶體的濕化學(xué)方法，其中，

弛豫陶瓷為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的純Pb(Fe_2/3W_1/3)O₃、Pb(Mg_1/2W_1/2)O₃或Pb(Co_1/2W_1/2)O₃；

弛豫陶瓷的固溶體為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相x₁Pb(Fe_2/3W_1/3)O₃-(1-x₁)BiFeO₃固溶體，其中0.4≤x₁＜1.0；或者，弛豫陶瓷的固溶體為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相x₂Pb(Fe_2/3W_1/3)O₃-(1-x₂)Pb(Mg_1/2W_1/2)O₃固溶體，其中0＜x₂＜1.0；或者，弛豫陶瓷的固溶體為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相x₃Pb(Fe_2/3W_1/3)O₃-(1-x₃)Pb(Co_1/2W_1/2)O₃固溶體，其中0＜x₃＜1.0；

具體步驟如下：