[發明專利]一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷及其制作工藝和應用

有效

• 申請號: 201910668802.2
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN110451958B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 龔文;吳超峰
• 申請（專利權）人: 桐鄉清鋒科技有限公司
• 主分類號: H01L41/187
• 分類號: H01L41/187;C04B35/495;C04B41/88;C04B35/64;G10K9/122;G10K9/20
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1.一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷，其特征在于：所述鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的化學組成為：(1-x-y)(K_0.6Na_0.4)NbO₃+x (Ca_0.5Mg_0.5)TiO₃+ySrHfO₃；所述x，y為摩爾百分比，0.01≤x≤0.1，0.01≤y≤0.1；其制作工藝包括以下步驟：

（1）原料預處理：將碳酸鉀、碳酸鈉、五氧化二鈮、碳酸鈣、堿式碳酸鎂、二氧化鈦、碳酸鍶和氧化鉿放入培養皿，置于烘箱內，在180-220℃下保溫3-5h，得到預備料；

（2）混合預備料：根據化學組成配比所述預備料，分散于無水乙醇中，混合均勻后烘干，粉碎過篩，制成干粉；

（3）預燒：將干粉置于箱式爐中連續升溫至950-1000℃，保溫24h，降溫至室溫后粉碎過篩，得到預燒粉；

（4）燒結：將預燒粉干壓成型為圓環和圓片，在氣氛燒結爐中于1200-1300℃下保溫6-12h，得到陶瓷圓環和陶瓷圓片，其中氣氛燒結爐的燒結氣為氧氣，氣壓為0.95-1.05MPa；

（5）被銀極化：分別將陶瓷圓環和陶瓷圓片的兩表面鍍銀，標注正負極后極化老化得到所述鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷；所述鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷包括壓電陶瓷圓片和壓電陶瓷圓環。

2.根據權利要求1所述的一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷，其特征在于：步驟（2）所述預備料分散于無水乙醇后通過球磨機濕磨混合均勻，所述球磨機的轉速為450-600rpm，濕磨時間為45-50h。

3.根據權利要求1所述的一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷，其特征在于：步驟（2）和步驟（3）所述過篩的目數為80-120目。

4.根據權利要求1所述的一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷，其特征在于：步驟（5）所述鍍銀過程為：在陶瓷圓片和陶瓷圓環的兩表面用絲網涂上厚度為0.01mm的銀漿，在120℃下烘干，隨后在箱式爐中升溫至550-650℃，保溫30min后降溫至室溫，得到被銀陶瓷圓環和被銀陶瓷圓片。

5.根據權利要求1所述的一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷，其特征在于：步驟（5）所述極化老化過程為：將標注有正負極的被銀陶瓷圓環和被銀陶瓷圓片疊層，放入裝有硅油的極化裝置中，油浴加熱至60-80℃，在3-5kV/mm的電壓下極化30min，然后在室溫下放置24h老化，得到所述鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷。

6.根據權利要求1所述的一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷，其特征在于：所述鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的厚度為0.2-0.3mm。

7.一種如權利要求1所述的鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷用于制備壓電蜂鳴片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將所述鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷做成圓環和圓片，圓環和圓片粘附在金屬基片上，所述圓環和圓片同圓心布置，圓片朝外一側為正極，圓環朝外一側為負極，將粘附有圓環和圓片的金屬基片在55-95℃下固化5.5-10.5h，得到所述壓電蜂鳴片。

8.根據權利要求7所述的鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷用于制備壓電蜂鳴片的制備方法，其特征在于：所述粘附通過環氧樹脂粘合劑粘附，所述金屬基片為不銹鋼基片。