[發(fā)明專利]一種鈮鐿酸鉛-鈦酸鉛壓電陶瓷及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210092842.5
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102623628A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張銳;蔚永軍;楊彬;孫恩偉;鄭立梅;曹文武
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L41/187
• 分類號: H01L41/187;H01L41/24;C04B35/50;C04B35/622
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 金永煥

1.一種鈮鐿酸鉛-鈦酸鉛壓電陶瓷，其特征在于鈮鐿酸鉛-鈦酸鉛壓電陶瓷的化學(xué)式為：(1-x)Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃，其中所述x為：0.49＜x＜0.51。

2.如權(quán)利要求1所述的一種鈮鐿酸鉛-鈦酸鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于鈮鐿酸鉛-鈦酸鉛壓電陶瓷的制備方法是按以下步驟完成的：

一、合成YbNbO₄前驅(qū)體：首先將Nb₂O₅和Yb₂O₃放入球磨罐中，然后加入無水乙醇，在轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/min～140轉(zhuǎn)/min下球磨8h～12h，得到球磨混合料，然后在溫度為室溫下將球磨混合料干燥至恒重，再將干燥后的球磨混合料放入研缽中研磨至粉末粒徑為60目～100目，得到粉末混合料，將粉末混合料加入到內(nèi)腔直徑為30mm的模具中，再把模具放在油壓機中，在壓力為15MPa～20MPa條件下保壓1min～3min，得到厚度為3mm～6mm的壓片，然后在溫度為1100℃～1200℃下將厚度為3mm～6mm的壓片燒結(jié)時間為2h～4h，將燒結(jié)后厚度為3mm～6mm的壓片放入研缽中研磨，然后過80目篩，得到過篩后的粉末即為YbNbO₄前驅(qū)體；步驟一中所述的Nb₂O₅與Yb₂O₃的摩爾比為1∶1；步驟一中所述加入無水乙醇的質(zhì)量與Nb₂O₅和Yb₂O₃總質(zhì)量的比為(1.1～1.3)∶1；

二、制備(1-x)Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃陶瓷片：①預(yù)燒結(jié)：采用YbNbO₄前驅(qū)體、Pb₃O₄和TiO₂為原料，并依照化學(xué)式(1-x)Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃進行配比，混勻后放入球磨罐中，然后加入無水乙醇，在轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/min～140轉(zhuǎn)/min下球磨8h～12h，然后在溫度為室溫下將球磨后得到的混合物干燥至恒重，再將干燥后的混合物放入研缽中研磨至粒徑為60目～100目，得到混合粉末，并平均分成兩份后，將一份混合粉末加入到內(nèi)腔直徑為30mm的模具中，再把模具放在油壓機中，在壓力為6MPa～10MPa條件下保壓1min～3min，得到厚度為3mm～6mm的待燒結(jié)壓片，然后將厚度為3mm～6mm的待燒結(jié)壓片放入氧化鋁坩堝中，另一份混合粉末均勻覆蓋在厚度為3mm～6mm的待燒結(jié)壓片上，覆蓋厚度為1mm～2mm，然后以3℃/min～5℃/min的升溫速度升溫至800℃～900℃，并在溫度為800℃～900℃下預(yù)燒2h～4h，得到預(yù)燒結(jié)壓片；②燒結(jié)：先將預(yù)燒結(jié)壓片冷卻至室溫，然后放入研缽中搗碎至顆粒粒徑為60目～100目，然后轉(zhuǎn)移至球磨罐中，并加入無水乙醇，在轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/min～140轉(zhuǎn)/min下球磨10h～14h，然后在溫度為110℃～130℃下干燥至恒重，再放入研缽中研磨至粉末粒徑為60目～100目，得到二次球磨混合粉末，向二次球磨混合粉末中加入聚乙烯醇膠粘劑，加入量為2滴/克，混合均勻后靜置20h～28h，得到靜置混合物，將得到靜置混合物加入到內(nèi)腔直徑為30mm的模具中，再把模具放在油壓機中，在壓力為15MPa～20MPa條件下保壓1min～3min，得到厚度為3mm～6mm的靜置混合物壓片，然后放入研缽中搗碎，依次過80目和120目篩，再將120目篩上的粉末顆粒加入到內(nèi)腔直徑為13mm的模具中，再把模具放在油壓機中，在壓力為3MPa～5MPa條件下保壓1min～3min，得到厚度為0.8mm～1.5mm的壓片，然后以2℃/min～4℃/min的升溫速度從室溫升溫至500℃～600℃，并在溫度為500℃～600℃下排塑0.5h～1.5h，然后自然冷卻至室溫，再以2℃/min～4℃/min的升溫速度從室溫升溫至910℃～990℃，并在溫度為910℃～990℃下燒結(jié)1.5h～2.5h，冷卻至室溫后即得到(1-x)Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃陶瓷片；步驟二①中所述(1-x)Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃中x為：0.49＜x＜0.51；步驟二①中所述加入無水乙醇的質(zhì)量與YbNbO₄前驅(qū)體、Pb₃O₄和TiO₂總質(zhì)量的比為(1.1～1.3)∶1；步驟二②中所述加入無水乙醇的質(zhì)量與步驟二①中制備的預(yù)燒結(jié)壓片質(zhì)量的比為(1.1～1.3)∶1；

三、被銀極化處理：首先將(1-x)Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃陶瓷片進行磨平處理，然后對磨平后(1-x)Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃陶瓷片進行被銀處理，被銀的厚度為10μm～20μm，然后在120℃～140℃下烘干至恒重，然后在500℃～600℃下燒銀20min～40min，冷卻至室溫，然后利用極化裝置在140℃～160℃、極化電場是20kV/cm～40kV/cm的條件下在硅油中進行極化處理，極化時間是15min～25min，然后降至室溫、并撤去電壓后靜置20h～28h，即得到鈮鐿酸鉛-鈦酸鉛壓電陶瓷。