[發明專利]一種KNN-LT無鉛壓電陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201310482696.1
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103601492A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 談國強;郝航飛
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種KNN-LT無鉛壓電陶瓷，其特征在于：其化學式為(1-x)(0.5KNbO₃-0.5NaNbO₃)-xLiTaO₃，其中x=0～0.10。

2.根據權利要求1所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷，其特征在于：其為鈣鈦礦結構，其壓電常數d₃₃=104～167pC/N，機電耦合系數K_p=17.1～37.3％，機械品質因子Q_m=19.2～131.9，居里溫度T_c=444.4～461.8℃。

3.根據權利要求1或2所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷，其特征在于：當x≤0.04時KNN-LT無鉛壓電陶瓷的主晶相為正交鈣鈦礦結構；當x≥0.10時KNN-LT無鉛壓電陶瓷的主晶相為四方鈣鈦礦結構。

4.一種KNN-LT無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：按(1-x)(0.5KNbO₃-0.5NaNbO₃)-xLiTaO₃，x=0～0.10的化學計量比，計算KNbO₃粉體、NaNbO₃粉體和LiTaO₃粉體的質量并稱取，得原料；

步驟2：將步驟1稱取的原料放入反應容器中，加入有機物粘結劑及水，室溫下攪拌至混合均勻并形成膠體，然后烘干，得混料；其中加入的有機物粘結劑的質量為原料質量的0.7%～2.3%，加入的水的質量為原料質量的50～100%;

步驟3：向步驟2所得的混料中加入原料質量3～5％的水，混合均勻后放在無光環境中陳腐，然后造粒，再干壓成型，得陶瓷生坯片；

步驟4：陶瓷生坯片經過排塑處理，在常壓下于1060～1080℃燒結2～3h，冷卻后得到KNN-LT無鉛壓電陶瓷。

5.根據權利要求4所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：以水熱法合成的KNbO₃、NaNbO₃和LiTaO₃粉體為原料。

6.根據權利要求4或5所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：所述步驟2中的有機粘結劑為原料質量0.1%～0.3%的海藻酸鈉、原料質量0.5%～1.5%的腐殖酸鈉和原料質量0.1%～0.5%的聚丙烯酸鈉。

7.根據權利要求4或5所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：所述步驟2中的攪拌時間為1～2h，烘干溫度為60～80℃。

8.根據權利要求4或5所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：所述步驟3中的陳腐時間為12～48h，干壓成型的壓力為20～30MPa。

9.根據權利要求4或5所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：所述步驟4中的排塑處理的溫度為600～700℃；

所述步驟4的燒結過程中在陶瓷生坯片周圍用同組成原料作為埋粉以減少燒結過程中堿金屬陽離子的揮發。

10.根據權利要求4或5所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：所述的KNN-LT無鉛壓電陶瓷還需進行極化操作，具體步驟為：將KNN-LT無鉛壓電陶瓷被上銀電極，在100～120℃的硅油中，在3～3.5kV/mm電壓下極化30～60mins。