[發(fā)明專(zhuān)利]一種鉺摻雜鈮酸鉀鈉-鈦酸鍶透明陶瓷的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810843928.4
• 申請(qǐng)日: 2018-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108863360A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳嘯;林錦鋒;姜帆;林樅;劉春文;徐潔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/495
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 福州君誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明公開(kāi)了一種鉺摻雜鈮酸鉀鈉?鈦酸鍶透明陶瓷的制備方法，首先制備Er摻雜(K_0.5Na_0.5)NbO₃?SrTiO₃粉料，通過(guò)干壓壓片成型，在1200～1230℃下微波燒結(jié)成型，得到透過(guò)率大于45%的鉺摻雜鈮酸鉀鈉?鈦酸鍶透明陶瓷。本發(fā)明工藝步驟簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，易于操作，主要應(yīng)用于環(huán)保型的智能手機(jī)和觸摸屏等新電子產(chǎn)品以及高功率固體激光器，高壓鈉燈和熱尋找器等光學(xué)器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)鉛基壓電材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鉺摻雜鈮酸鉀鈉-鈦酸鍶透明陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

透明陶瓷作為潛在的候選材料已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注，如智能手機(jī)和觸摸屏等新電子產(chǎn)品以及高功率固體激光器，高壓鈉燈和熱尋找器等光學(xué)器件導(dǎo)彈。該類(lèi)材料用途廣泛，相關(guān)方面應(yīng)用技術(shù)的研究也是源源不斷。

高晶體對(duì)稱(chēng)性（如具有立方相結(jié)構(gòu)），無(wú)氣孔和雜質(zhì)，以及高密度是制備高光學(xué)透過(guò)率透明陶瓷的主要條件。鐵電透明陶瓷結(jié)合了鐵電體的電學(xué)特性和材料的透明性，被開(kāi)發(fā)用于自適應(yīng)光學(xué)，光學(xué)集成電路，光學(xué)諧振器和微波器件。世界上第一種鐵電透明陶瓷是鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)，其光學(xué)透明度高且具有優(yōu)異的電學(xué)和電光性能。但是PLZT陶瓷含有大量鉛，對(duì)人體和環(huán)境有害。隨著環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注，環(huán)境友好型無(wú)鉛透明陶瓷成為研究的熱點(diǎn)。(K_0.5Na_0.5)NbO₃ (KNN)由于其高居里溫度和大耦合系數(shù)而被認(rèn)為是非常有前途的無(wú)鉛鐵電材料。純KNN通常具有低晶體對(duì)稱(chēng)性的正交晶相，并且很難通過(guò)傳統(tǒng)方式制成透明陶瓷。使KNN基陶瓷變透明的主要途徑有：在KNN中引入摻雜劑、引入KNN的固溶相或使用高端燒結(jié)設(shè)備（如：熱壓燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)等）制備。其中Er摻雜到KNNST基質(zhì)后，得到y(tǒng)Er-(1-x)(K_0.5Na_0.5NbO₃)-xST，可以用傳統(tǒng)馬弗爐無(wú)壓燒結(jié)工藝得到無(wú)鉛基KNN透明陶瓷。

發(fā)明內(nèi)容

為了替代鉛基透明陶瓷，減少對(duì)生物、環(huán)境帶來(lái)的危害，本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)摻雜，具有鐵電/壓電/介電、光學(xué)和光致發(fā)光等特性為一體，且環(huán)保無(wú)污染的無(wú)鉛鉺摻雜鈮酸鉀鈉-鈦酸鍶透明陶瓷的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種鉺摻雜鈮酸鉀鈉-鈦酸鍶透明陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

（1）配料：按化學(xué)組成通式y(tǒng)Er-(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSrTiO₃的化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取原料Er₂O₃，Na₂CO₃，K₂CO₃，Nb₂O₅，SrCO₃及TiO₂，混勻得到混合料，其中x = 8～12%，y = 0.5 %；

（2）球磨：在混合料中加入球磨介質(zhì)并裝入球磨罐中進(jìn)行球磨8～12 h，球磨結(jié)束后，將混合料烘干，然后再將混合料放入研缽內(nèi)進(jìn)行研磨；

（3）預(yù)燒：將上述研磨后的混合料加入到坩堝內(nèi)，經(jīng)壓實(shí)后，置于馬弗爐中，升溫至800～850℃并保溫2～4 h進(jìn)行預(yù)燒，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(jīng)過(guò)預(yù)燒的混合料中加入球磨介質(zhì)后，再將其裝入球磨罐中，進(jìn)行球磨8～12 h，球磨結(jié)束后，將混合料烘干，然后再經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)篩后，即可制得粉體，其化學(xué)組成通式為yEr-(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSrTiO₃；