[發(fā)明專利]一種鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷及其制作工藝與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911017852.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110642622B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔文;吳超峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桐鄉(xiāng)清鋒科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/495
• 分類號(hào): C04B35/495;C04B35/622;H01L41/187;H01L41/39
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33253
• 代理人: 王家蕾

本發(fā)明涉及一種鈮酸鉀鈉(KNN)基無(wú)鉛壓電陶瓷及其制作工藝與其在屏幕發(fā)聲元件中的應(yīng)用。本發(fā)明公開(kāi)了一種鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷，采用復(fù)合摻雜的方法，通過(guò)工藝調(diào)節(jié)，制備成致密度高、壓電響應(yīng)大的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷。本發(fā)明同時(shí)提供一種采用上述鈮酸鉀鈉無(wú)鉛壓電陶瓷制作的屏幕發(fā)聲元件，通過(guò)壓電陣列的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)屏幕定點(diǎn)發(fā)聲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)鉛壓電陶瓷技術(shù)及屏幕發(fā)聲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈮酸鉀鈉(KNN)基無(wú)鉛壓電陶瓷及其制作工藝與其在屏幕發(fā)聲元件中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

屏幕發(fā)聲技術(shù)是利用設(shè)置在手機(jī)內(nèi)部的振動(dòng)器的振動(dòng)帶動(dòng)屏幕振動(dòng)，以產(chǎn)生聲波，傳送入人耳。采用屏幕發(fā)聲技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全面屏手機(jī)外觀無(wú)孔化的需求，最大程度提高手機(jī)的屏占比。現(xiàn)有屏幕發(fā)聲技術(shù)是將振動(dòng)器貼合在手機(jī)中框，振動(dòng)器通過(guò)帶動(dòng)中框振動(dòng)來(lái)使屏幕振動(dòng)，發(fā)聲效果并不理想。

此外，目前使用的壓電振動(dòng)元件都是采用鋯鈦酸鉛(PZT)基壓電材料制造的，鋯鈦酸鉛材料中鉛元素占比將近70％，而含鉛材料在生產(chǎn)、使用以及廢棄處理過(guò)程中都會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人類健康和生態(tài)環(huán)境。

基于上述情況，本發(fā)明提出了一種鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷及其制作工藝與應(yīng)用，可有效解決以上問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷及其制作工藝與應(yīng)用。本發(fā)明的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷，采用復(fù)合摻雜的方法，通過(guò)工藝調(diào)節(jié)，制備成致密度高、壓電響應(yīng)大的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷；由所述鈮酸鉀鈉無(wú)鉛壓電陶瓷制備屏幕發(fā)聲元件，通過(guò)壓電陣列的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)屏幕定點(diǎn)發(fā)聲。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷，所述鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷的化學(xué)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。

本發(fā)明還提供一種所述的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷的制備方法，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(yǎng)皿，置于烘箱內(nèi)，在150-200℃下保溫3-6h，去除原料中的水分；

(2)混料：根據(jù)化學(xué)組成配比原料，分散于無(wú)水乙醇中，采用球磨進(jìn)行混合，球磨轉(zhuǎn)速300-600rpm，球磨時(shí)間為24-48h，混合均勻后烘干，粉碎過(guò)篩，制成干粉；

(3)預(yù)燒：將干粉置于箱式爐中連續(xù)升溫至750-950℃，保溫12-24h，降溫至室溫后粉碎過(guò)篩，得到預(yù)燒粉；

(4)燒結(jié)：將預(yù)燒粉干壓成型為陶瓷生坯，在燒結(jié)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(jié)致密的壓電陶瓷片加工至所需尺寸；

(6)被銀：在陶瓷片兩側(cè)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(biāo)注正負(fù)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(wú)鉛壓電陶瓷。

本發(fā)明還提供采用所述的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷制作的屏幕發(fā)聲元件，其特征在于：所述屏幕發(fā)聲元件包括從下至上依次設(shè)置的基板、下電極層、壓電振動(dòng)單元層、上電極層、匹配層、屏幕。