[發明專利]一種高居里點壓電材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010521661.4
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111646795B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 周順龍;林曦鵬;陳海生;謝寧寧;梁志松;字進遠;何楠;李運琴
• 申請（專利權）人: 國家能源大規模物理儲能技術（畢節）研發中心;中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C04B35/49
• 分類號: C04B35/49;C04B35/634;C04B35/64;C04B41/88
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 袁慶云

本發明公開了一種高居里點壓電材料及其制備方法，按BaCO₃60?65份、CaCO₃3?7份、TiO₂25?30份、ZrO₂1?5份、SnO₂1?5份、Sm₂O₃0?0.08份、Li₂CO₃0.4?0.8份稱量各原料，以去離子水作為球磨介質，球磨混料6?12h，烘干至完全干燥，過50?2000目篩；950?1100℃煅燒3?4h，隨爐冷卻至室溫；再用去離子水作球磨介質，球磨6?12小時后，烘干至完全干燥，過50?2000目篩；加入其總重量的5?8%的粘結劑，在10?30Mpa的壓力下壓成直徑為10mm的圓片；在1000?1200℃下保溫4h，隨爐自然冷卻至室溫后取出，在兩面被上銀漿，在600?800^oC燒銀10?30分鐘，然后施行極化處理，得高居里點壓電材料。本發明電學性能優異，同時居里點高，節能環保。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，尤其是一種高居里點壓電材料，同時還涉及該高居里點壓電材料的制備方法。

背景技術

壓電材料是受到壓力作用時會在兩端面間出現電壓的晶體材料，應用領域可以粗略分為兩大類：即振動能和超聲振動能-電能換能器應用，包括電聲換能器，水聲換能器和超聲換能器等，以及其它傳感器和驅動器應用。市場上使用的壓電材料大部分是鉛基壓電材料PZT；眾所周知，PZT器件在生產、應用以及回收處理等各環節都會造成鉛污染，從而危害人體健康；另外，鉛基壓電材料在制備過程中，燒結溫度高，能源消耗大。

BaTiO₃是最早發現的一種鈣鈦礦(ABO₃)型鐵電體之一，從發現至今因其不含鉛一直備受產業界和學術界的青睞，但將其用于取代鉛基壓電材料，以實現環保壓電陶瓷材料的實用化，還需要進一步提高其作為環保壓電材料的各項電學性能，尤其是居里溫度。齊等人通過添加Bi₂O₃和Li₂CO₃配制的復合燒結助劑，降低了燒結溫度，但該工藝對原料粉體粒徑的要求為納米級別，增加了材料成本；姚等人在Ba_0.85Ca_0.15Ti_0.9Zr_0.1-xSn_x環保壓電陶瓷材料中摻雜SnO₂，大大提高了環保壓電陶瓷的電學性能，但制備過程燒結溫度高達1350℃，且居里溫度低，最高才60℃左右；崔等人通過在Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.1Ti_0.9O₃無鉛壓電陶瓷中摻雜Sm₂O₃提高了居里溫度，但也只提高到95℃。隨著壓電陶瓷元器件日益多元化和復雜化要求的轉變，現有的鋯鈦酸鋇鈣Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.1Ti_0.9O₃環保壓電陶瓷的各項電學性能已經不能滿足要求。

發明內容

本發明目的在于克服上述缺點而提供的一種電學性能優異，同時居里點高，節能環保的高居里點壓電材料。

本發明的另一目的在于提供該高居里點壓電材料的制備方法。

本發明的一種高居里點壓電材料，由以下質量份的原料制得：BaCO₃60-65份、CaCO₃3-7份、TiO₂25-30份、ZrO₂1-5份、SnO₂1-5份、Sm₂O₃0-0.08份、Li₂CO₃0.4-0.8份。

上述的高居里點壓電材料，優選地，Sm₂O₃的質量份為0.02-0.06。