[發明專利]一種壓電陶瓷及其制備工藝

無效

• 申請號: 201110324859.4
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102503420A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 劉志強
• 申請（專利權）人: 佛山市億強電子有限公司
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及壓電陶瓷技術領域，更具體的說是涉及一種PZT壓電陶瓷的配方及其工藝。

背景技術

壓電陶瓷，一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料，屬于無機非金屬材料，這是一種具有壓電效應的材料。所謂壓電效應是指某些介質在力的作用下，產生形變，引起介質表面帶電，這是正壓電效應。反之，施加激勵電場，介質將產生機械變形，稱逆壓電效應。這種奇妙的效應已經被科學家應用在與人們生活密切相關的許多領域，以實現能量轉換、傳感、驅動、頻率控制等功能。在能量轉換方面，利用壓電陶瓷將機械能轉換成電能的特性，可以制造出壓電點火器、移動X光電源、炮彈引爆裝置。用壓電陶瓷把電能轉換成超聲振動，可以用來探尋水下魚群的位置和形狀，對金屬進行無損探傷，以及超聲清洗、超聲醫療，還可以做成各種超聲切割器、焊接裝置及烙鐵，對塑料甚至金屬進行加工。一直以來，具有壓電陶瓷的壓電器件，存在PbTiO₃-PbZrO₃這兩種成分構成的含鉛壓電陶瓷組合物(稱為PZT)等含鉛的復合鈣鈦礦組合物作為第三種成分的壓電陶瓷組合物，這些以PZT為主要成分的壓電陶瓷實際應用中，存在以下兩個不足：一是電能不強，不能引燃燃點較高的燃氣；二是使用壽命不長，少于5000次。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術之不足而提供的一種不僅制備工藝簡單，而且能制備出一種高能量(能夠點燃各種燃氣)，使用壽命大于50000次的壓電陶瓷。

本發明的另一目的是一種能制備出一種高能量(能夠點燃各種燃氣)，使用壽命大于50000次的壓電陶瓷制備工藝。

本發明是采用如下技術解決方案來實現上述目的：一種壓電陶瓷，其特征在于，它是由X氧化鉛、(1-X)碳酸鍶、Y氧化鋯、(1-Y)二氧化鈦中加入重量百分比為氧化鎂(0-5)％、氧化鈮(0-10)％、氧化錳(0-15)％配備而成的陶瓷材料，其中，X、Y代表摩爾百分數，數值范圍為0-0.99。

作為上述方案的進一步說明：所述陶瓷材料中的氧化鎂、氧化鈮、氧化錳成分按重量百分比算優選氧化鎂3％、氧化鈮7％、氧化錳10％。

一種壓電陶瓷的制備工藝，其特征在于，它包括如下步驟：

a、稱量、配制；

b、通過球磨機進行球磨，球磨后，得到的粉料顆粒度小于5nm；

c、合成，將b過程得到的粉料送入電隧道窯，合成溫度為850-1000℃；

d、粉碎，粉料顆粒度小于10mm；

e、細磨，造粒，成型；

f、燒成，研磨，金屬化，極化。

在所述工藝步驟a過程中，是先稱量氧化鉛、碳酸鍶、氧化鋯和二氧化鈦，然后再加入氧化鎂、氧化鈮、氧化錳。

在所述工藝步驟b中，采用500kg球磨機球磨，球磨時間為20-25小時。

在所述工藝步驟d過程中，粉碎設備采用鱷式粉碎機。

本發明采用上述技術解決方案所能達到的有益效果是：

本發明針對PZT壓電陶瓷實際應用中存在的問題，通過對壓電材料配方引入氧化物進行性能改進，制備出的壓電陶瓷具有高能量(能夠點燃各種燃氣)，使用壽命大于50000次的特點。

具體實施方式

本發明一種壓電陶瓷，它是由X氧化鉛、(1-X)碳酸鍶、Y氧化鋯、(1-Y)二氧化鈦中加入重量百分比為氧化鎂(0-5)％、氧化鈮(0-10)％、氧化錳(0-15)％配備而成的陶瓷材料，其中，X、Y代表摩爾百分數，數值范圍為0-0.99。本實施例中，陶瓷材料中的氧化鎂、氧化鈮、氧化錳成分按重量百分比算優選氧化鎂3％、氧化鈮7％、氧化錳10％。

以下是一種壓電陶瓷的制備工藝，它包括如下步驟：

首先是稱量、配制，根據配方稱量一定量的氧化鉛、碳酸鍶、氧化鋯和二氧化鈦，加入氧化鎂、氧化鈮和氧化錳；然后，經過球磨工序，整個球磨過程采用500kg國產球磨機，球磨時間為24小時，球磨后，粉料顆粒度小于5nm；合成，采用電隧道窯，合成溫度為850-1000度；粉碎，粉碎設備采用鱷式粉碎機，粉料顆粒度小于10mm；后面工序依次為細磨，造粒，成型，燒成，研磨，金屬化，極化工序，極化為最后一道工序，經過極化工序便可制備成品。

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。