[發明專利]一種透明無鉛壓電陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710481989.6
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107216149A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 顧大國;林超;張靜雅;杜建周;許劍光
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/645
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 魏彥

技術領域

本發明涉及非金屬材料領域，且特別涉及一種透明無鉛壓電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

鈮酸鉀鈉((Na_0.5K_0.5)NbO₃或KNN)無鉛壓電單晶具有大的光折射率、高的光電系數和二級倍頻系數，可廣泛應用于光學器件領域，并且由于其不包含重金屬元素鉛，與鋯鈦酸鉛系(如鋯鈦酸鉛鑭)壓電材料相比，更為環保。但是，單晶生產過程時間長，對設備要求高，能耗大，因而價格比較昂貴，并且由于鉀鈉離子性質的差異，單晶生長過程中成分容易偏析，很難制備組成均勻的大尺寸單晶。鈮酸鉀鈉陶瓷也具有很好的鐵電、壓電和熱釋電性能，而且容易制備。然而，由于晶粒界面、氣孔等對光的散射，該陶瓷一般不透明，無法用于光學領域。

針對鈮酸鉀鈉壓電陶瓷不易透明的問題，目前發展的技術方案主要包括以下兩種：1)通過摻雜，調整組分，使其更易燒結，但是現有的調整方案在提高透光性的同時，往往無助于壓電性能的提高，甚至降低了壓電性能；2)通過加壓燒結降低晶粒尺寸，提高致密度，但是效果有時仍然不是很理想。

發明內容

本發明的目的在于提供一種透明無鉛壓電陶瓷材料，提高了光透過率，同時也較大幅度地提高了壓電性能。

本發明的第二目的在于提供一種透明無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，能夠提高透明無鉛壓電陶瓷材料的致密度，制備方法操作簡單。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的：

本發明提供了一種透明無鉛壓電陶瓷材料，透明無鉛壓電陶瓷材料的化學式(Na_1-x-y-zK_zLi_yCa_x)Nb_1-xSn_xO₃(其中x＝0.02～0.08,y＝0.02～0.10,z＝0.35～0.55)。

本發明還提供一種透明無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，按照化學式(Na_1-x-y-zK_zLi_yCa_x)Nb_1-xSn_xO₃，其中x＝0.02～0.08,y＝0.02～0.10,z＝0.35～0.55，中的Na、K、Li、Ca、Nb以及Sn的摩爾比計算原料碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈣、五氧化二鈮、以及氧化錫的質量分數，根據多種原料的質量分數稱量碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈣、五氧化二鈮、以及氧化錫，將稱量好的多種原料混合后煅燒制得。

本發明有益效果是：

本發明提供的透明無鉛壓電陶瓷材料，透明無鉛壓電陶瓷材料的化學式(Na_1-x-y-zK_zLi_yCa_x)Nb_1-xSn_xO₃(其中x＝0.02～0.08,y＝0.02～0.10,z＝0.35～0.55)。通過對(Na_0.5K_0.5)NbO₃摻雜LiNbO₃和CaSnO₃，不但大大提高了光透過率，同時也較大幅度地提高了壓電性能。

本發明提供一種透明無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，對原料碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈣、五氧化二鈮、以及氧化錫，煅燒制得。在加壓燒結過程中，采用了兩步法，即首先在較低溫度下真空加壓燒結，然后在正常燒結溫度下通氧加壓燒結，提高了透明無鉛壓電陶瓷材料致密度，效果好于普通的加壓燒結方法。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發明實施例1制備得到的透明無鉛壓電陶瓷材料的斷面掃描電鏡圖；

圖2為本發明實施例2制備得到的透明無鉛壓電陶瓷材料的壓電性能圖；

圖3為本發明實施例3制備得到的透明無鉛壓電陶瓷材料的各個組分對其透過率的影響圖；

圖4為本發明實施例4制備透明無鉛壓電陶瓷材料時，燒結方法對陶瓷透過率的影響。

具體實施方式