[發(fā)明專利]一種鈦酸鋇基無鉛含鉍弛豫鐵電陶瓷材料及制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210149452.7 | 申請日： | 2012-05-15 |
| 公開（公告）號： | CN102674832A | 公開（公告）日： | 2012-09-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 蒲永平;劉丹;石軒 | 申請（專利權(quán)）人： | 陜西科技大學(xué) |
| 主分類號： | C04B35/468 | 分類號： | C04B35/468;C04B35/622 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 田洲 |
| 地址： | 710021 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鈦酸鋇 基無鉛含鉍弛豫鐵電 陶瓷材料 制備 方法 | ||
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種無鉛弛豫鐵電陶瓷材料及制備方法，特別是一種BaTiO3基無鉛含鉍弛豫鐵電陶瓷材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
弛豫鐵電陶瓷是功能陶瓷大家族中一類十分引人注目的材料。它具有很高的介電常數(shù)，相對低的燒結(jié)溫度和由“彌散相變”（Diffuse?Phase?Transition）簡稱（DPT）引起的較低容溫變化率，被認(rèn)為有可能是新一代多層陶瓷電容器在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上兼優(yōu)的重要候選材料。同時，它具有大的電致伸縮效應(yīng)及小的電致應(yīng)變滯后、回零性和重現(xiàn)性好等特點,因此在微位移器、致動器和機(jī)敏材料與器件等也有廣闊的應(yīng)用前景。
2006年歐盟頒布了嚴(yán)格禁止含鉛物質(zhì)在電子陶瓷中的使用條令，同時含鉛弛豫鐵電陶瓷在生產(chǎn)和應(yīng)用時都會對人體和環(huán)境造成危害，因此，發(fā)展環(huán)境友好型無鉛弛豫鐵電陶瓷勢在必行。
鈦酸鋇是一類具有典型鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的鐵電陶瓷，有三個鐵電相變點，即：在0和-80℃附近有兩個相變點，晶體結(jié)構(gòu)分別由四方晶系向正交晶系進(jìn)而向三角對稱晶系轉(zhuǎn)變；高于居里溫度120℃左右，由四方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎浇Y(jié)構(gòu)；當(dāng)溫度在120℃以下時，晶格結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆浇Y(jié)構(gòu)。因此，這種存在彌散相變、價格低廉和工藝成熟的BaTiO3基無鉛弛豫鐵電陶瓷材料引起人們極大的關(guān)注。
目前，已經(jīng)有許多學(xué)者對BaTiO3基無鉛弛豫鐵電陶瓷材料進(jìn)行了廣泛的研究。例如：Bahri等發(fā)現(xiàn)摻雜Bi3+取代Ba2+能夠增強(qiáng)BaTiO3的弛豫行為。同時，T.Badapanda等研究了BaTiO3-BaZrO3系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)等價取代Ti4+位也會產(chǎn)生彌散相變。Lei?Cui等將Bi3+和Al3+同時摻入BaTiO3進(jìn)行電價補(bǔ)償，也得到弛豫鐵電陶瓷并與相關(guān)理論模型進(jìn)行擬合對比表明該系統(tǒng)符合現(xiàn)有理論模型。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新的BaTiO3基無鉛含鉍弛豫鐵電陶瓷材料及其制備方法，通過本發(fā)明方法制得的弛豫鐵電陶瓷材料，不但具有明顯的弛豫現(xiàn)象，而且對環(huán)境友好，有可能成為替代鉛基弛豫鐵電體成為多層陶瓷電容器在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上兼優(yōu)的重要候選材料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
鈦酸鋇基無鉛含鉍弛豫鐵電陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：按照摩爾比為1∶（0.9~0.99）稱取BaCO3和TiO2混合形成混合物A；
步驟二：分別取混合物A、鋯球石及去離子水，按照質(zhì)量比為1∶1∶1混合后依次進(jìn)行球磨、烘干、壓塊后，置于馬弗爐中在1000~1150℃保溫2小時形成純相鈦酸鋇粉體塊，備用；
步驟三：以純相鈦酸鋇粉體塊為1mol計，按照摩爾百分含量分別稱取0.5~3.0mol%Bi2O3、0.5~3.0mol%Cr2O3,添加至純相鈦酸鋇粉體塊形成全配料；
步驟四：分別取步驟三得到的全配料、鋯球石及去離子水，按照質(zhì)量比為1∶1∶1混合后依次進(jìn)行球磨、烘干、造粒，過篩，形成造粒料；
步驟五：將步驟四所得造粒料在120MPa的壓強(qiáng)下制成試樣，然后，置于以氧化鋯為墊板的氧化鋁匣缽內(nèi)在高溫箱式爐內(nèi)，以2℃/min升溫至500℃保溫60min，以5℃/min升溫至1300~1350℃時保溫2~4小時，之后，以5℃/min降溫至500℃后隨爐冷卻至室溫；
步驟六：打磨、清洗步驟五燒結(jié)好的試樣后，在試樣正反兩面均勻涂覆銀電極漿料，于600℃燒結(jié)20分鐘，得到鈦酸鋇基無鉛弛豫鐵電陶瓷材料樣品。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實例，所述步驟四中，球磨時間為4小時。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實例，所述步驟四中，全配料、鋯球石及去離子水混合、球磨、烘干后形成烘干料，將質(zhì)量濃度為4~8%的粘合劑添加至其中進(jìn)行造粒，粘合劑占烘干料質(zhì)量的8~10％，過篩為分別過40目和80目篩，然后取中間料形成造粒料。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實例，所述步驟四中粘合劑選為聚乙烯醇水溶液。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實例，Bi2O3和Cr2O3的摩爾比為1∶1。
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