[發明專利]一種低溫燒結鈮鎳-鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010785002.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111875374A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 尚勛忠;趙兵;周桃生;朱天文;吳靜;尚銀忠
• 申請（專利權）人: 湖北大學;武漢盛世永昌科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/472
• 分類號: C04B35/472;C04B35/622
• 代理公司: 深圳至誠化育知識產權代理事務所(普通合伙) 44728
• 代理人: 劉英

本發明公開了一種低溫燒結鈮鎳?鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料及其制備方法，原料配方為:xPb(Ni_1/3Ti_2/3)O₃?(1?x)Pb(Zr_yTi_1?y)O₃+awt.％(cPbO?dCuO),其中x＝0.34?0.36,y＝0.4?0.42,a＝0?2,c＝0.75?0.8,c+d＝1,本發明采用傳統的固相燒結方法，具體的步驟包括配料球磨、預燒、然后粉碎、加入摻雜的PbO和CuO、細磨、加去離子水造粒、壓片、燒結、燒銀、極化。燒結溫度過高，會導致PbO揮發，當加入少量的PbO和CuO后便可極大的降低燒結溫度，實驗結果表明，本發明的壓電陶瓷的各項性能較好，其中壓電常數d₃₃為780PC/N，機電耦合系數kp達到0.62，室溫介電常數達到3982,室溫介電損耗tanδ僅2.5％，且燒結溫度≤1000℃，能夠滿足制備壓電揚聲器等器件的要求。

技術領域

本發明涉及電子信息功能材料與元器件領域，具體為一種低溫燒結鈮鎳-鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

壓電陶瓷材料作為一種將機械能和電能相互轉換的重要功能材料，因具有穩定的化學性能和優異的物理性能，可以制備成各種形狀和任意極化方向的材料特性，被廣泛應用于換能器，振蕩器，傳感器和濾波器等各種器件，在日常生活、工業生產和軍事領域起著不可或缺的作用。

在實用化的壓電陶瓷材料中，含鉛系壓電陶瓷占主導地位，但其燒結溫度大都在1200-1300℃。燒結溫度較高，會導致：

1.由于PbO的熔點為880℃，所以高溫下PbO會揮發，PbO的揮發一方面會導致陶瓷組分的波動以及偏離組成設計，另一方面PbO揮發也會造成嚴重的環境污染。

2.在多層器件中，燒結溫度過高，就不得不采用高熔點的Pt、Pd等貴金屬作為內電極，以防止電極在燒結過程中氧化，這樣就會增加器件的成本。

3.燒結溫度過高會導致能耗過高。

所以降低燒結溫度很有必要，壓電陶瓷材料中，三元系鈮鎳-鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料(PZT-PNN)具有“軟性材料”的特點，有高的機電耦合系數Kp和壓電常數d₃₃，高的介電常數和低介電損耗tanδ,而且燒結溫度相對較低，燒結溫度比較容易降低

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫燒結鈮鎳-鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料及其制備方法，以解決上述背景技術中提出當前壓電陶瓷燒結溫度過高，導致的陶瓷的組成配比失調、多層器件的內電極成本較高以及能耗大的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種低溫燒結鈮鎳-鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料，其配方組成為：xPb(Ni_1/3Ti_2/3)O₃-(1-x)Pb(Zr_yTi_1-y)O₃+awt.％(cPbO-dCuO),其中x＝0.34-0.36,y＝0.4-0.42,a＝0-2,c＝0.75-0.8,c+d＝1。

一種低溫燒結鈮鎳-鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅、NiO原料按xPb(Ni_1/3Ti_2/3)O₃-(1-x)Pb(Zr_yTi_1-y)O₃化學計量比進行配料，其中x＝0.34-0.36,y＝0.4-0.42,濕法球磨使其均勻混合，然后烘干，預燒；