[發(fā)明專利]一種高壓電系數(shù)鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810124947.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108147813B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張斗;周學(xué)凡;姜超;羅行;周科朝
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州光鼎科技集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C04B35/475
• 分類號: C04B35/475;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/634;C04B35/638;C04B41/88;H01L41/43;H01L41/187
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發(fā)明公開了一種高壓電系數(shù)鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷及其制備方法；所述高壓電系數(shù)鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷的化學(xué)計(jì)量比為：0.85Bi_0.5Na_0.5TiO₃?0.11Bi_0.5K_0.5?xRb_xTiO₃?0.04BaTiO₃(BNT?BKT?BT?Rbx,x＝0,0.05,0.10,0.20)；其制備方法包括：將Bi₂O₃,Na₂CO₃,K₂CO₃,BaCO₃,Rb₂CO₃和TiO₂粉末按照化學(xué)計(jì)量比混合均勻，經(jīng)過球磨、烘干，在850℃預(yù)燒3h得到預(yù)燒粉，再經(jīng)過二次球磨、烘干、造粒、壓制、排膠后，于1160?1180℃燒結(jié)，再經(jīng)過被銀和極化后，制得無鉛壓電陶瓷。本發(fā)明通過將銣元素?fù)诫s在鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷中，提高了其壓電系數(shù)d₃₃，BNT?BKT?BT?Rb_0.05陶瓷的壓電系數(shù)達(dá)210pC/N，該無鉛壓電材料在驅(qū)動器、傳感器等多種領(lǐng)域可以得到良好應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高壓電系數(shù)鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷及其制備方法，屬于無鉛壓電陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

壓電陶瓷是一種功能陶瓷，其可以實(shí)現(xiàn)將電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化，在電子、機(jī)械和通訊等領(lǐng)域都有著不可替代的應(yīng)用價值，廣泛應(yīng)用于驅(qū)動器、傳感器、換能器等多種器件的制作。但目前大規(guī)模使用的壓電陶瓷仍是以PZT等為主的鉛基壓電陶瓷，但是鉛具有毒性，會危害人體健康并對環(huán)境造成污染。各主要工業(yè)國及我國政府都頒布了相應(yīng)的法律法規(guī)，限制或在不久的將來全面禁止含鉛等有害物質(zhì)在電子信息產(chǎn)品中的使用。因此亟須尋求一種無鉛的、環(huán)境友好的并且性能優(yōu)良的壓電材料以取代傳統(tǒng)的鉛基壓電材料。無鉛壓電鐵電材料中，鈦酸鉍鈉(Na_0.5Bi_0.5TiO₃，NBT)因其具有較高的剩余極化強(qiáng)度、居里溫度、介電常數(shù)以及近年來發(fā)現(xiàn)的大場致應(yīng)變而受到重視，被認(rèn)為是最有希望取代鉛基壓電鐵電材料的無鉛體系。為了進(jìn)一步提高鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷的性能，通常會添加第二組元進(jìn)行摻雜改性，發(fā)展出了相應(yīng)的二元、三元體系，其具有比純NBT陶瓷更加優(yōu)異的燒結(jié)特性和壓電性能。然而，總體來說鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷的壓電性能仍需進(jìn)一步提升，以獲得高的壓電系數(shù)。目前對于鈦酸鉍鈉體系進(jìn)行Rb等價摻雜的研究還鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的第一個目的是具有良好壓電性能的高壓電系數(shù)鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷。

本發(fā)明的第二個目的是提供上述高壓電系數(shù)鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷的制備方法。

為此，本發(fā)明提供的第一個技術(shù)方案是這樣的：

一種高壓電系數(shù)鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷，其組分原料及其摩爾百分比含量為0.85Bi_0.5Na_0.5TiO₃-0.11Bi_0.5K_0.5-xRb_xTiO₃-0.04BaTiO₃；

其中：所述x＝0或者0.05或者0.10或者0.20。

本發(fā)明提供的第二個技術(shù)方案是這樣的：

一種高壓電系數(shù)鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷的制備方法，依次包括下述步驟：

步驟一：配料合成