[發(fā)明專利]一種摻雜PSMZT壓電陶瓷及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010259715.0
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101948309A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉彭義;常鵬;祝蘭;陳偉業(yè)
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: C04B35/493
• 分類號: C04B35/493;C04B35/622;H01L41/187
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;陳燕嫻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低溫?zé)Y(jié)電子陶瓷材料及其制造領(lǐng)域，具體涉及一種摻雜PSMZT壓電陶瓷及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，隨著壓電器件向著小型化、微型化和集成化方向發(fā)展，探索低燒結(jié)溫度、高性能壓電陶瓷材料已成為壓電陶瓷器件發(fā)展的一個重要方向。鋯鈦酸鉛(PZT)基壓電陶瓷具有優(yōu)異的機(jī)電性能，被廣泛地應(yīng)用于壓電、熱電或鐵電器件，例如機(jī)電傳感器、換能器、變壓器、超聲馬達(dá)或電腦的記憶顯示器件等。

我國是世界壓電陶瓷及器件行業(yè)中的生產(chǎn)大國和出口大國。幾年來，由于通信、計算機(jī)、電子儀表、家用電器和數(shù)字電路技術(shù)的普及發(fā)展，壓電陶瓷材料及其器件的市場需求日益增長。隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，壓電陶瓷器件已在音視頻、通訊和電腦等領(lǐng)域大量應(yīng)用。我國在壓電陶瓷材料及應(yīng)用技術(shù)研究和開發(fā)方面已有長期的積累，但在壓電陶瓷粉體的低溫?zé)Y(jié)和多層片式壓電陶瓷器件的制備技術(shù)等方面還存在不足。

器件的小型化集成化要求體積更小輸出功率更高的多層壓電陶瓷器件。由于傳統(tǒng)鉛基壓電陶瓷的燒結(jié)溫度為1200-1350℃，在多層壓電陶瓷器件制備過程中，存在內(nèi)電極的燒制這個環(huán)節(jié)，一方面高溫?zé)Y(jié)疊層壓電器件需要熔點(diǎn)高的貴金屬作為內(nèi)電極，增加輸出成本；另一方面高溫?zé)Y(jié)會引起PbO的揮發(fā)，使得陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和性能難以控制，損壞內(nèi)電極，使器件的性能惡化(何杰，孫清池.SiO₂對低溫?zé)Y(jié)PMSZT壓電陶瓷性能的影響.壓電與聲光，2008，30(2)：224-227)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種低燒結(jié)溫度和高性能的摻雜PSMZT(銻錳鋯鈦酸鉛三元系壓電陶瓷的縮寫)壓電陶瓷。

本發(fā)明的另一目的在于在于提供上述摻雜PSMZT壓電陶瓷的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述摻雜PSMZT壓電陶瓷在制備多層壓電器件的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種摻雜PSMZT壓電陶瓷，基本組成為Pb_0.98Sr_0.02(Mn_1/3Sb_2/3)_x(Zr_0.5Ti_0.5)_1-xO₃(0≤x≤0.1)，摻入質(zhì)量百分濃度a％的CoNb₂O₆、質(zhì)量百分濃度b％的Bi₂O₃、質(zhì)量百分濃度c％的Li₂CO₃、質(zhì)量百分濃度d％的CuO和質(zhì)量百分濃度e％的NiO，其中0.1≤a≤0.2，0.1≤b≤0.3，0.1≤c≤0.3，0.1≤d≤0.3，0.05≤e≤0.3。

上述摻雜PSMZT壓電陶瓷的制備方法，包括如下具體步驟：

(1)按摩爾百分比為Nb∶Co＝2∶1稱量Nb₂O₅和Co₂O₃原料，干燥后混合球磨，于1050～1200℃下合成CoNb₂O₆；

(2)按通式Pb_0.98Sr_0.02(Mn_1/3Sb_2/3)_x(Zr_0.5Ti_0.5)_1-xO₃(0≤x≤0.1)的摩爾百分比稱量Pb₃O₄、SrCO₃、MnO₂、Sb₂O₃、ZrO₂和TiO₂原料，混合，球磨，干燥后過篩，800～900℃預(yù)燒并保溫2～4h，合成PSMZT預(yù)燒物；