[發明專利]氧化鋅摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷

在審

• 申請號: 201710365064.5
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107162582A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 馬衛兵;趙懷黨;馬民杰;郭靖棟;高驥風
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/622;C04B35/638;C04B41/88;H01L41/187
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 張宏祥

1.一種ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷，其化學計量式為(Ba_0.85Ca_0.15)(Zr_0.10Ti_0.90)O₃-xmol％ZnO，其中x＝0.03～0.24；

該ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷的制備方法，具有如下步驟：

(1)配料

將原料CaCO₃、BaCO₃、TiO₂和ZrO₂，按(Ba_0.85Ca_0.15)(Zr_0.10Ti_0.90)O₃的化學計量比，以及外加0.03～0.24mol％的ZnO混合后放入球磨罐中；球磨介質為去離子水和氧化鋯球，球：料：去離子水的重量比為2：1：0.6；再將混合料放入烘箱內于90℃烘干，然后放入研缽內研磨，過40目篩；

(2)合成

將步驟(1)中過篩后的粉料，放入坩堝內，壓實，加蓋，密封，在合成爐中于1150℃合成，保溫4h，自然冷卻到室溫，出爐；

(3)二次球磨

將步驟(2)的合成料放入球磨罐中球磨粉碎，再將球磨后的料放入烘箱內于90℃烘干，然后放入研缽內研磨，過60目篩；

(4)壓片

將步驟(3)過篩后的粉料，外加質量百分比為7wt.％的聚乙烯醇水溶液進行造粒，壓柱均化，再將其搗碎，研磨過篩，壓制成型為坯件；

(5)排膠

將步驟(4)的坯件放入馬弗爐中，以5℃/min的速率升溫至650℃，保溫1h，并于200℃和350℃各保溫1h，進行有機物排除；

(6)燒結

將步驟(5)排膠后的坯件放進坩堝中加入墊料進行埋燒，以5℃/min的升溫速率升溫至1350～1450℃燒結，保溫4h，隨爐自然冷卻至室溫，制得ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣陶瓷；

(7)涂電極與表面處理

將步驟(6)得到的ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣壓電陶瓷上下兩個面進行拋光至厚度為1mm，然后在上下表面利用絲網印刷的方式涂覆銀膠電極，以7℃/min的升溫速率升溫至735℃燒銀，保溫15min。冷卻取出后放入硅油中，在25℃條件下，用直流電場極化，得到ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣壓電陶瓷。

2.根據權利要求1的ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷，其特征在于，其化學計量式為(Ba_0.85Ca_0.15)(Zr_0.10Ti_0.90)O₃-xmol％ZnO，其中x＝0.06。

3.根據權利要求1的ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述步驟(1)的球磨時間為6h，球磨機轉速為750轉/分鐘。

4.根據權利要求1的ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述步驟(3)的球磨時間為12h，球磨機轉速為750轉/分鐘。

5.根據權利要求1的ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述步驟(4)壓制成型的壓強為200MPa。

6.根據權利要求1的ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述步驟(4)壓制成型的坯件為直徑12mm，厚度1～1.5mm的圓柱狀坯件。

7.根據權利要求1的ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述步驟(6)的燒結溫度為1450℃。

8.根據權利要求1的ZnO摻雜鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述步驟(7)的極化場強為4500V/mm，極化時間為25min。