[發明專利]鐵電-反鐵電相變無鉛鐵電陶瓷材料、陶瓷元件及其制備方法

在審

• 申請號: 201410587221.3
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104402429A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 王根水;彭巍;毛朝梁;曹菲;董顯林;陳學峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/44;C04B35/622
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料，其特征在于，所述鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料的化學組成符合化學通式：（1-x）Bi_0.5Na_0.5TiO₃-xBiAlO₃，其中0.01≤x≤0.09。

2.根據權利要求1所述的鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料，其特征在于，所述鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料在室溫下的剩余極化強度為30～47μC/cm²。

3.根據權利要求1或2所述的鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料，其特征在于，0.05≤x≤0.09。

4.根據權利要求3所述的鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料，其特征在于，所述鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料的剩余極化強度為33～47μC/cm²。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料，其特征在于，所述鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料在室溫下為鐵電、反鐵電共存相，隨著溫度的變化，發生可逆的鐵電-反鐵電相變，相變溫度為200℃～250℃。

6.一種權利要求1至5中任一項所述的鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)?以Bi₂O₃、TiO₂、Na₂CO₃和Al₂O₃的粉體為原料，按照（1-x）Bi_0.5Na_0.5TiO₃-xBiAlO₃的對應元素的化學計量比配制，用濕式球磨法混合，烘干后壓塊，燒結后得到陶瓷粉體；

(b)?將步驟(a)所得的陶瓷粉體用濕式球磨法細磨，烘干后加入粘結劑造粒，陳化后壓制成型，然后升溫排塑，得到陶瓷坯體；

(c)?將步驟(b)所得的陶瓷坯體放入高溫爐中，用具有與步驟(a)所得的組成成分相同的陶瓷粉體覆蓋陶瓷坯體，燒結后得到所述鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(a)中的濕式球磨法混合中，按照原料：磨球：乙醇＝1:(1.8～2.2):(0.7～1.0)的質量比混合20～28小時，其中磨球為鋼球、鋯球或瑪瑙球；步驟(a)中的燒結條件為以1～2.5℃/分鐘的升溫速度升至820～880℃，保溫1～3小時。

8.根據權利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)中的濕式球磨法中，按照陶瓷粉體：磨球：乙醇＝1:(1.8～2.2):(0.5～0.7)的質量比細磨，其中磨球為鋼球、鋯球或瑪瑙球；所述的濕式球磨法細磨時間為20～28小時，細磨后得到陶瓷粉料；粘結劑的加入量為陶瓷粉料重量的8～10wt.%；陳化時間為22～26小時；所述排塑于750～800℃下進行。

9.根據權利要求6至8中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(c)中的燒結條件為以1～2.5℃/min的升溫速度升至1100～1200℃，保溫1～2小時，隨爐冷卻。

10.一種鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷元件，其特征在于，所述鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷元件由權利要求1至5中任一項所述的鐵電-反鐵電相變鐵電陶瓷材料加工成所需尺寸后被銀、燒銀而制成。