[發明專利]一種鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202010119516.3
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111170736B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 董顯林;董亞珠;周志勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/472
• 分類號: C04B35/472;C04B35/622;C04B41/88
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷，其特征在于，所述鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷的化學組成為(1-x)[0.36BiScO₃-0.64PbTiO₃]-xBi(Sn_1/3Nb_2/3)O₃，其中0＜x≤0.03。

2.根據權利要求1所述的鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷，其特征在于，所述鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷在室溫下的壓電系數為380~500 pC/N，居里溫度為300~500℃，應變為0.2~0.4%，剩余極化強度為40~50μC/cm²。

3.根據權利要求1或2所述的鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：根據鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷的化學組成(1-x)[0.36BiScO₃-0.64PbTiO₃]-xBi(Sn_1/3Nb_2/3)O₃，以Bi₂O₃、Sc₂O₃、PbO、TiO₂、SnO₂和Nb₂O₅為原料，按照化學計量比進行稱量后混料，在600~900℃保溫合成2~4小時，獲得陶瓷粉體；以及將所述陶瓷粉體在1000～1200℃保溫燒結1～3小時得到所述鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述混料方式為濕法球磨混合，其中，原料：球磨介質：水的質量比＝1：(1.2~1.8)：(0.5~0.9)，混合2~6小時。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述陶瓷粉體的粒徑為1~2μm。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括：

在所述燒結之前向所述陶瓷粉體中加入粘結劑造粒，壓制成型，然后排塑，得到陶瓷坯體；并對所述陶瓷坯體進行所述燒結。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述粘結劑的加入量為陶瓷粉體重量的4～8wt.%。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述粘結劑為聚乙烯醇。

9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述排塑條件為以不高于2℃/min的升溫速率升溫至600~800℃，保溫3小時以下。

10.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括：對所述鉛基鈣鈦礦結構高溫壓電陶瓷進行印銀，烘干，燒銀處理，然后施加電極進行極化。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述燒銀條件為700～800℃，保溫60分鐘以下；所述極化條件為在4~6kV/mm于100~140℃極化15~30分鐘。

12.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述陶瓷粉體在加入粘結劑造粒前，采用濕法球磨進行細磨而后烘干，其中，陶瓷粉體：球磨介質：水的質量比＝1：1.2~1.8：0.5~0.9，細磨4～8小時。