[發明專利]一種不同溫度預燒料混合的PZT壓電陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201710339829.8
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107117964B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 尚勛忠;周桃生;古雪姣;郭健;吳靜
• 申請（專利權）人: 湖北大學;悠創態（武漢）科技有限公司
• 主分類號: C04B35/491
• 分類號: C04B35/491;C04B35/622;C04B35/626;C04B41/88
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明公開了一種不同溫度預燒料混合的PZT壓電陶瓷及其制備方法，其化學式Pb(Zr_1?xTi_x)O₃+Ywt％La₂O₃+Zwt％Nb₂O₅，其中0.44≤x≤0.47，0.2≤Y≤0.4，0.1≤Z≤0.3。先按化學計量式比配料、球磨、烘干，然后分別在830℃，860℃，890℃三種溫度下預燒；再經過二次球磨、烘干得到三種預燒溫度不同的陶瓷粉體，然后以不同的配合比混合，壓制成型；1250℃燒結、燒銀、極化。本發明提高了壓電系數、平面機電耦合系數、厚度機電耦合系數及介電常數，綜合性能更好，可應用于對壓電性能有較高要求的器件。

技術領域

本發明涉及壓電陶瓷技術領域，尤其涉及一種不同溫度預燒料混合的PZT壓電陶瓷及其制備方法。

背景技術

PZT壓電陶瓷作為一種能實現機械能與電能相互轉換新型的功能材料，廣泛的應用于能源、機械、電子、國防等高技術領域。目前PZT壓電陶瓷作為最為重要的商用功能陶瓷之一，近年來在大功率器件超聲換能、超聲馬達、壓電變壓器、水聲換能器及醫用超聲探頭等方面得到了廣泛使用。

隨著各行各業的不斷發展，對PZT壓電陶瓷的性能要求也越來越高。因此如何提高PZT壓電陶瓷的各項性能以滿足日益提高的要求成為了熱點。近年來，國內外的專家學者對PZT壓電陶瓷的摻雜改性做了許多的研究，使其具備了更優異、更穩定的性能，使PZT陶瓷進入了一個新的發展階段。但是，對于PZT陶瓷的預燒溫度的研究報道卻不是很多。

對于一般的PZT壓電陶瓷而言，其制備工藝中的預燒過程十分重要，預燒是通過原料中原子或離子之間在加熱作用下的擴散來完成固相化學反應，預燒過程中可以使各原料的固相化學反應充分均勻，生成固溶體，形成主晶相。不僅如此，預燒溫度對壓電陶瓷的壓電性能和介電性能有十分重要的影響，這是因為合適的預燒溫度能使原料之間的反應更加充分，有利于形成主晶相，使其在燒結過程中減小收縮率，形成的結構更為致密，進而使PZT壓電陶瓷的性能提高。

發明內容

本發明的目的是為了進一步的提高PZT壓電陶瓷的壓電介電性能，使其能夠滿足相關領域對PZT壓電陶瓷的要求，提供一種便于大規模生產的制備方法。

為了達到上述目的，本發明通過如下方案予以實現：

本發明的不同溫度預燒料混合的PZT壓電陶瓷的化學式是：Pb(Zr_1-xTi_x)O₃+Ywt％La₂O₃+Zwt％Nb₂O₅，其中0.44≤x≤0.47，0.2≤Y≤0.4，0.1≤Z≤0.3。

優選本發明的PZT壓電陶瓷的化學式是：Pb(Zr_0.53Ti_0.47)O₃+0.3wt％La₂O₃+0.2wt％Nb₂O₅，x＝0.47，Y＝0.3，Z＝0.2。

本發明的不同溫度預燒料混合的PZT壓電陶瓷的制備方法的具體步驟如下：

(1)配料

將原料Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、La₂O₃、Nb₂O₅按化學計量比配料，球磨并烘干；

(2)合成

將步驟(1)中混合均勻粉料分為三份，分別置于坩堝中并壓實，加蓋密封，在750℃～950℃范圍內以三種不同的溫度預燒2h；