[發明專利]鉍層狀復合結構壓電陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410830945.6
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104529447A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 郭棟;蔡鍇;鄧平曄;張翠紅;江鳳
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

1.一種鉍層狀復合結構壓電陶瓷材料，其特征在于，所述壓電陶瓷材料的化學通式為：[Ca_1-xMe_xBi₂Nb_2-2yMe’_2yO₉]_1-z-[Bi_3-aMe_a(TiNb)_1-bMe’_2bO₉]_z；

其中，Me和Me’分別為適合不同晶格位置的摻雜元素，Me為Li、Mn、Ce中的一種或多種，Me’為Ta、W中的一種或多種；x、y、z、a、b分別為摩爾分數，0≤x≤0.05，0≤y≤0.05，0≤a≤0.05，0≤b≤0.05，0.2≤z≤0.8。

2.一種如上述權利要求1所述的壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

將碳酸鈣、氧化鈦、氧化鉍、五氧化二鈮、碳酸鋰、碳酸錳，和摻雜元素Me和/或Me’的氧化物或鹽，按照化學計量比Ca_1-xMe_xBi₂Nb_2-2yMe’_2yO₉(簡稱為CBN)和Bi_3-aMe_a(TiNb)_1-bMe’_2bO₉(簡稱為BTN)，分別進行稱量配料，得到用于制備CBN的第一種原始粉料和用于制備BTN的第二種原始粉料；其中，Me和Me’分別為適合不同晶格位置的摻雜元素，Me為Li、Mn、Ce中的一種或多種，Me’為Ta、W中的一種或多種；x、y、z、a、b分別為摩爾分數，0≤x≤0.05，0≤y≤0.05，0≤a≤0.05，0≤b≤0.05，0.2≤z≤0.8；

將所述第一種原始粉料和所述第二種原始粉料分別以水或乙醇為介質進行球磨，得到第一漿料和第二漿料，并將所述第一漿料和第二漿料分別烘干、研磨并過篩，得到第一原始粉料和第二原始粉料；

將第一原始粉料置于坩堝中煅燒，得到具有鉍層狀結構的CBN粉體；將第二原始粉料置于坩堝中煅燒，得到具有鉍層狀結構的BTN粉體；

將所述CBN粉體和所述BTN粉體按所需比例稱量配料混合后，加入濃度為1wt％～6wt％的聚乙烯醇PVA溶液，在研缽中研磨均勻后，造粒并過篩得到混合粉料(簡稱CBTN)；

將所述CBTN壓制成陶瓷坯體；

將所述陶瓷坯體置于坩堝中加熱進行排膠后，燒結制得壓電陶瓷體；

將所述壓電陶瓷體打磨、拋光、涂覆金屬電極后，在硅油中加熱并施加極化電壓進行極化，降溫后即得到所述壓電陶瓷材料。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為600℃～900℃，時間為1.5～5小時。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述過篩具體為：

使用150～200目的篩子進行過篩。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，用于壓制CBTN形成陶瓷坯體的壓力為50MPa～150MPa。

6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述燒結的溫度為950℃～1150℃，時間為2～6小時。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述極化的溫度為150℃～200℃，極化的電場強度為5kV/mm～15kV/mm，極化的時間為10～30分鐘。