[發明專利]一種低鉛揮發的PZT基三明治結構壓電陶瓷的制備方法

有效

• 申請號: 201710364646.1
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107056294B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 林樅;王瀚瑤;郭鴻豪;許俊伸
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C04B35/491
• 分類號: C04B35/491;C04B35/622
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種低鉛揮發的PZT基三明治結構壓電陶瓷，其特征在于：其依序包括上面層、中間層和下面層，其上面層和下面層材料的化學組成通式為：xPb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃-(1-x)Sr(K_0.25Nb_0.75)O₃，其中x=0.95～0.98；中間層材料的化學通式為：Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃。

2.根據權利要求1所述的一種低鉛揮發的PZT基三明治結構壓電陶瓷，其特征在于：所述上面層和下面層的厚度均為0.2～0.5mm，中間層的厚度為0.5～0.8mm。

3.根據權利要求1所述的一種低鉛揮發的PZT基三明治結構壓電陶瓷，其特征在于：所述的三明治結構壓電陶瓷為上面層、中間層和下面層的粉體原料依序平鋪堆疊后壓制成型。

4.根據上述任一權利要求所述的一種低鉛揮發的PZT基三明治結構壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：其包括如下步驟：

（1）配料：按化學組成通式xPb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃-(1-x)Sr(K_0.25Nb_0.75)O₃，其中x=0.95～0.98的化學計量比稱取原料 PbO、ZrO₂、TiO₂、SrCO₃、K₂CO₃及Nb₂O₅進行混合得到混合料A；按化學組成通式Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃的化學計量比稱取原料PbO、ZrO₂、TiO₂進行混合得到混合料B；

（2）球磨：分別往混合料A和混合料B中加入球磨介質，再將混合料A和混合料B分別裝入不同的球磨罐中進行球磨2～12h，球磨結束后，再分別將混合料A和混合料B置于烘箱中以80～85℃的溫度進行烘干，然后再將混合料A和混合料B放入不同的研缽內進行研磨；

（3）預燒：將上述研磨后的混合料A和混合料B分別加入到不同坩堝內，經壓實、加蓋后，置于馬弗爐中，在500～800℃的溫度條件下保溫0.5～2h后再升溫至800～1000℃進行恒溫預燒1～6h，然后再自然冷卻至室溫后將坩堝取出；

（4）二次球磨：往上述經過預燒的混合料A和混合料B中分別加入球磨介質后，再將其分別裝入不同的球磨罐中，進行球磨2～12h，球磨結束后，在分別將混合料A和混合料B置于烘箱中以80～85℃的溫度進行烘干，然后再經90～100目的篩網過篩后，即可分別制得粉體A和粉體B，其中粉體A的化學組成通式為xPb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃-(1-x)Sr(K_0.25Nb_0.75)O₃，其中x=0.95～0.98，粉體B的化學組成通式為Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃；

（5）造粒：往步驟（4）制得的粉體A和粉體B中分別加入0.5～5wt%的PVA溶液進行混合均勻，然后再置于烘箱中以90～130℃的溫度進行干燥，再經過90～100目的篩網過篩；

（6）將經過步驟（5）處理后的粉體A和粉體B依序加入模具中進行平鋪堆疊，其中上面層和下面層為粉體A，中間層為粉體B，平鋪完成后，以150～250Mpa的壓力進行保壓壓制3～5min，即可制得成型片體；

（7）排膠：將上述模壓制得的成型片體置于托盤中并加蓋，然后放入馬弗爐中，在400～650℃的溫度下保溫30～180min進行排膠，然后再將其隨爐自然冷卻至室溫；

（8）燒結：將經過步驟（7）排膠處理后的成型片體置于馬弗爐中，在1150～1225℃的溫度條件下，進行燒結處理30～240min，然后再燒結后的成型片體自然冷卻至室溫，即可制得PZT基三明治結構壓電陶瓷。