[發明專利]一種高d33無鉛鈮酸鍶鈣鈉鎢青銅型壓鐵電陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610077167.7
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105541413B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 楊祖培;康守誠;魏靈靈;晁小練
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88;C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種高d₃₃無鉛鈮酸鍶鈣鈉鎢青銅型壓鐵電陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷材料的通式為Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅+x wt.％M，其中M＝Bi₂O₃、CuO或Li₂CO₃，x的取值為0.1～0.25。本發明通過Bi、Cu、Li摻雜改性Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅，大幅度提高了Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅體系介質陶瓷的d₃₃。本發明的無鉛鈮酸鍶鈣鈉鎢青銅型壓鐵電陶瓷材料具有較低的介電損耗，較高的最大介電常數，弛豫性明顯增強，即陶瓷材料在較寬溫度范圍內具有較大的介電常數，此外該陶瓷材料具有較好的鐵電性能，通過摻雜改性，降低矯頑場，高溫空氣極化，大幅度提高了陶瓷材料的d₃₃，使陶瓷材料的壓電性能發揮出來。本發明陶瓷材料的制備方法簡單、重復性好、成品率高。

技術領域

本發明屬于電子陶瓷材料技術領域，具體涉及一種高d₃₃無鉛鈮酸鍶鈣鈉鎢青銅型壓鐵電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的進步和人類的發展，電子元件的微型化和環保化對鐵電陶瓷提出了新的要求，即要求鐵電器件小型化、片式化、薄膜化、集成化、無鉛化。另外，由于使用條件越來越苛刻，要求鐵電陶瓷在較寬溫度范圍內具有較高介電鐵電性能，而目前的材料體系不能滿足要求。從20世紀70年代開始，馳豫型鐵電體因為其高介電特性和大電致伸縮效應引起了工程界的關注，從而在多層陶瓷電容器、新型電致伸縮器件方面具有巨大的應用前景。鎢青銅結構無鉛鈮酸鹽材料具有靈活多變的晶體結構優勢和豐富的物理性能特征，隨著組成調節和結構變化可表現出奇特的介電、鐵電、壓電、熱釋電、非線性光學效應和光電效應等，已成為一種重要的功能材料，也是無鉛鐵電材料研究和器件研發的關鍵材料。因此，探索無鉛及高介電鐵電性能的鐵電陶瓷材料新體系成為鐵電陶瓷材料研究和器件發展亟待解決的關鍵問題之一。但鎢青銅結構無鉛鈮酸鹽材料在高溫燒結過程中由于鎢青銅本身的生長習性，其在(001)方向的生長速度快，很容易產生各相異性的棒狀晶體，從而惡化燒結行為、降低致密度。鑒于以上敘述，提供一種穩定的、可低溫燒結的、高性能的高介電常數壓鐵電陶瓷材料是工業應用的迫切需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種在較低預燒溫度和燒結溫度下具有較高介電鐵電性能、高d₃₃的無鉛鈮酸鍶鈣鈉鎢青銅型壓鐵電陶瓷材料，以及該陶瓷材料的制備方法。

解決上述技術問題所采用的方案是該陶瓷材料的通式為Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅+xwt.％M，其中x wt.％代表M占Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅的質量百分比；所述的M代表 Bi₂O₃、x的取值為0.10～0.20；或M代表Li₂CO₃、x的取值為0.10～0.25；或M代表CuO、x的取值為0.10～0.15。

上述的M代表Bi₂O₃時，x的取值優選為0.10～0.15。

上述的M代表Li₂CO₃時，x的取值優選為0.20。

本發明高d₃₃無鉛鈮酸鍶鈣鈉鎢青銅型壓鐵電陶瓷材料的制備方法由下述步驟組成：

1、配料