[發明專利]一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷粉末與漿料及其制備工藝

在審

• 申請號: 202010533407.6
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN112608150A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 龔文;徐高翅;吳超峰
• 申請（專利權）人: 佛山（華南）新材料研究院
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/632;C04B35/634
• 代理公司: 東莞市凱粵智華專利商標代理事務所(普通合伙) 44698
• 代理人: 羅麗

本發明提出一種用于光固化3D打印的一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷粉末與漿料及其制備工藝，采用鋰、鋇、鈣、鈦和鈷元素進行摻雜，獲得改性的鈮酸鉀鈉基壓電陶瓷粉末；采用光引發劑、光敏樹脂、分散劑、消泡劑在攪拌機預混合獲得各組分均勻的樹脂混合液；獲得的改性鈮酸鉀鈉基壓電陶瓷粉末和樹脂混合液攪拌機預混合，然后在球磨機充分混合，最后在真空脫泡機抽真空脫泡，從而得到成分均勻的、粘度適中的、光固化活性高的無鉛壓電陶瓷漿料。該漿料適用于光固化陶瓷3D打印機，可成型的各種復雜形狀的，優異的壓電性能和高致密度的無鉛壓電陶瓷元器件。

技術領域

本發明涉及光固化陶瓷3D打印領域，尤其涉及一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷粉末和漿料及其制備工藝。

背景技術

光固化陶瓷3D打印技術而近年來日益成熟，，并且3D打印具有操作簡單、加工速度快、成型精度高等優點，可不需要模具的前提下成型結構復雜陶瓷產品。光固化陶瓷3D打印技術，正在越來越廣泛地應用到陶瓷產品的制備當中。

壓電材料目前廣泛應用到智能電子產品，無人機，機器人和無人駕駛等領域，市場前景巨大。而目前各行業使用的壓電材料，鋯鈦酸鉛（PZT）基壓電材料占據了大部分的份額，然而由于鉛（Pb）元素對人體和環境有害，開發新的無鉛壓電材料成為必不可擋的趨勢。鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷，通過參雜其他元素，得到改性的鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷，其壓電性能表現優異，同時參雜元素可獲得高致密度的壓電材料。作為環境友好的鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷材料有望逐漸取代鋯鈦酸鉛（PZT）基壓電材料，成為主要的壓電材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷漿料和粉末及其制備工藝，以解決背景技術中所提出的問題。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷粉末，其化學組成為：

(1-x)(K_1-a-bNa_bLi_a)NbO₃+x(Ba_0.6Ca_0.4)TiO₃+yCo₂O₃；所述a，b，x，y為摩爾百分比，0a≤0.1，0.3≤b≤0.5，0.1≤x≤0.2，0y≤1%。

一種鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷漿料，其成分是：包括上述的鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷粉末和光敏樹脂混合液；鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷粉末的重量占漿料總重量的70%-85%，光敏樹脂混合液的重量占漿料總重量的15%-30%。

進一步地，所述光敏樹脂混合液的組成包括：光引發劑、分散劑、消泡劑和光敏樹脂。

進一步地，所述光敏樹脂混合液按照重量百分比記包括：光引發劑1%-3%，分散劑4%-8%，消泡劑2%-4%，光敏樹脂85%-93%。

進一步地，所述光引發劑為雙 （2，4，6-三甲基苯甲酰基）苯基氧化膦。

進一步地，所述光敏樹脂為聚氯酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯( 甲基)丙烯酸酯中的一種或者多種的混合液體。

進一步地，所述分散劑為檸檬酸三胺（TAC）。

進一步地，所述消泡劑為乙二醇。

本發明還包括鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷粉末的制備工藝，包括以下步驟：

（1）原材料粉末預處理：將碳酸鉀、碳酸鈉、五氧化二鈮、碳酸鋇、碳酸鈣、二氧化鈦和三氧化二鈷粉末放入培養皿，置于干燥箱內，在100-150℃下保溫2-4h；

（2）原材料粉末混合：根據權利要求1所述化學組成配比稱量預處理后的原料，分散于純水中，在球磨機混合均勻后烘干，制成預混粉；