[發明專利]一種摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇無鉛壓電陶瓷材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010141004.7
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111320468B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張波萍;唐宇成
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/622;H01G4/12
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法以Fe₂O₃、Bi₂O₃、BaTiO₃和金屬化合物為原料，通過控制傳統固相燒結法的反應條件，制得結晶性良好、結構致密、電學性能優異的摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇無鉛壓電陶瓷；

所述制備方法具體包括以下步驟：

(1)按照化學通式為（1-x）Bi_1-yM_yFe_1-zN_zO₃-xBaTiO₃配比稱取Bi₂O₃、Fe₂O₃、BaTiO₃、M離子金屬化合物、N離子金屬化合物，其中x、y和z為摩爾分數，0x1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.1，y與z不能同時為0；M為La³⁺、Nb³⁺、Sm³⁺，N為Ti⁴⁺、Ga³⁺、Al³⁺，所述M離子金屬化合物為La₂O₃、Nb₂O₃、Sm₂O₃，N離子金屬化合物為TiO₂、Ga₂O₃、Al₂O₃；

(2)將步驟(1)所稱取的原料置于球磨機中，以無水乙醇和氧化鋯磨球作為球磨介質在轉速200~300r/min的條件下球磨10~16h，得到漿料，將漿料置于溫度為70~90℃的條件下烘干，得到干燥粉；

(3)稱量步驟(2)中的干燥粉，加入濃度為2wt%的聚乙烯醇PVA后充分研磨造粒，將造粒的粉料放入金屬模具中，用手動壓片機壓制成型，獲得陶瓷坯體；

(4)將步驟(3)中的陶瓷坯體置于馬弗爐中，升溫至300~600℃，并保溫1~2h，進行排膠，然后升溫至700~850℃，保溫1~3h，最后在950~1000℃下燒結6~12h；隨后樣品隨爐冷卻至室溫，制備所需陶瓷；

步驟（4）所述升溫速率為5~10℃/min。

2.根據權利要求1所述一種摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇陶瓷化學式表示為（1-x）Bi_1-yM_yFe_1-zN_zO₃-xBaTiO₃。

3.根據權利要求1所述一種摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所使用的金屬化合物在制備陶瓷的過程中不會釋放氣體。

4.根據權利要求1所述一種摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）所述手動壓片機的壓力為80~120MPa，保壓時間為60~300s。

5.根據權利要求1所述一種摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，制備的摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇二元系無鉛鐵電陶瓷材料作為電子元器件用于溫度穩定型電容器及高溫應用領域。

6.根據權利要求5所述一種摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇無鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，制備的摻雜型鐵酸鉍-鈦酸鋇二元系無鉛鐵電陶瓷材料作為電子元器件用于自動燃油噴射、石油測井或航空加速度計。