[發明專利]一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷及其制作工藝與應用

有效

• 申請號: 201911017852.0
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110642622B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 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: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;H01L41/187;H01L41/39
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 王家蕾

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)(K_aNa_bLi_{1- a- b})NbO₃+x(Bi_0.5Ag_0.5)TiO₃；其中，所述a,b,x為摩爾百分比，0.4≤a≤0.6，0.4≤b≤0.6，0.01≤x≤0.3。

2.一種如權利要求1所述的鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于：包括下列步驟：

(1)原料除水：將碳酸鉀、碳酸鈉、五氧化二鈮、碳酸鋰、三氧化二鉍、二氧化鈦和氧化銀放入培養皿，置于烘箱內，在150～200℃下保溫3～6h，去除原料中的水分；

(2)混料：根據化學組成配比原料，分散于無水乙醇中，采用球磨進行混合，球磨轉速300～600rpm，球磨時間為24～48h，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750～950℃，保溫12～24h，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陶瓷生坯，在燒結爐中于1100～1300℃下保溫6～18h，得到致密的壓電陶瓷片；

(5)加工：將燒結致密的壓電陶瓷片加工至所需尺寸；

(6)被銀：在陶瓷片兩側涂覆一層均勻的銀漿，厚度為0.1±0.01mm，在200℃下烘干，然后在熱處理爐中升溫至600～800℃，保溫30min降至室溫，得到均勻致密的銀電極層；

(7)極化：將鍍銀的陶瓷片標注正負極，然后放入裝有硅油的極化裝置中，油浴加熱至80～160℃，在2～6kV/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。

3.一種采用權利要求1或2任一項所述的鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷制作的屏幕發聲元件，其特征在于：所述屏幕發聲元件包括從下至上依次設置的基板、下電極層、壓電振動單元層、上電極層、匹配層、屏幕。

4.根據權利要求3所述的屏幕發聲元件，其特征在于：所述基板用于為屏幕發聲元件提供硬性支撐；在所述基板上設有智能控制單元，用于精確控制壓電振動單元的工作狀態。

5.根據權利要求3所述的屏幕發聲元件，其特征在于：所述下電極層設置于基板上表面，包括壓電振動單元層中各個振動單元的下電極。

6.根據權利要求3所述的屏幕發聲元件，其特征在于：所述壓電振動單元層設置于下電極層上方，包含按預設圖案排布的壓電陶瓷陣列，其中每個振動單元之間是相互獨立的；所述壓電陶瓷陣列的材料為鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷。

7.根據權利要求3所述的屏幕發聲元件，其特征在于：所述上電極層設置于壓電振動單元層上方，包括壓電振動單元層中各個振動單元的上電極；所述上電極層的形狀與壓電振動單元層保持一致。

8.根據權利要求3所述的屏幕發聲元件，其特征在于：所述匹配層設置于上電極層上方，用于將壓電振動單元產生的振動傳遞至屏幕的指定位置。

9.根據權利要求3所述的屏幕發聲元件，其特征在于：所述匹配層為金屬材質。

10.根據權利要求3所述的屏幕發聲元件，其特征在于：所述屏幕為OLED面板。