[發明專利]一種強韌性壓電陶瓷及其配方、制作方法

有效

• 申請號: 202010929339.5
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112028629B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 徐培鋒
• 申請（專利權）人: 蘇州超田新材料有限公司
• 主分類號: H01L41/187
• 分類號: H01L41/187;C04B35/491;C04B35/622;B28B5/02;B28B13/02
• 代理公司: 泉州市博一專利事務所(普通合伙) 35213
• 代理人: 方傳榜;俞蘭周

本發明公開了一種強韌性壓電陶瓷及其配方、制作方法,涉及壓電陶瓷技術領域，其中公開的配方通過外加第二相特種莫來石纖維的方式來對壓電陶瓷進行改進，可達到增韌且保持壓電性能的目的。其中公開的流延成型機增加了第二供料斗和排料管，可制得中間具有在兩個方向上同時呈波浪狀延伸的曲面夾層的壓電陶瓷，這種波浪狀結構的曲面夾層可以很好的吸收外來能量，提高產品的韌性。其中公開的壓電陶瓷制作方法，采用上述改進的流延成型機制作中間曲面夾層的壓電陶瓷，同時使用上述壓電陶瓷的配方作為曲面夾層的瓷漿，所制得的壓電陶瓷具有韌性好、壓電性能佳等優點。

技術領域

本發明涉及壓電陶瓷技術領域，更具體地說是指一種強韌性壓電陶瓷及其配方、制作方法。

背景技術

壓電陶瓷自發現之日起就得到了廣泛的應用。具有高壓電應變常數的壓電陶瓷，以其優良的材料特性，其應用前景更加廣闊。但是由于陶瓷材料本質的韌性較差，限制了該材料的應用，影響其使用壽命。所以改進材料的脆性就顯得尤為重要了。增強具有高壓電應變常數的壓電陶瓷材料韌性的方式主要有兩種。一種是通過原位生長晶須自增韌，另一種是外加晶須/纖維增韌。但自增韌的材料需在晶界處生長出一定長度的晶須，晶須橋聯著臨近的晶粒，但實際生產過程中工藝很難控制，批量生產一致性很差，無法量產；而外加纖維/晶須增韌的壓電材料工藝容易控制，適合量產。但現在已有外加纖維晶須增韌方式中，選用的纖維晶須材料較為普通，并且添加方式也較為簡單，對于壓電陶瓷的韌性改變還不夠。

發明內容

本發明提供的一種強韌性壓電陶瓷及其配方、制作方法，其目的在于解決現有技術中存在的上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種壓電陶瓷的配方，包括主體成分和附加成分，所述主體成分為PZT系壓電陶瓷粉料，PZT基的三元系壓電陶瓷粉料或PZT基的多元系壓電陶瓷粉料，所述附加成分為莫來石纖維，且莫來石纖維重量為主體成分重量的0.1％～0.8％；所述莫來石纖維的化學成分中，Al₂O₃含量為72%～77%，SiO₂含量為22%～17%，B₂O₃含量為3%～5%，P₂O₅含量為1.5%～3.0%，鉀鈉含量小于0.05%。

進一步，所述主體成分是化學組成為 (Pb_0.95Sr_0.05)(Zr_0.52Ti_0.48)O₃ 或者Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃的PZT系壓電陶瓷粉料。

一種壓電陶瓷的制作方法，包括以下步驟：（1）將PZT系壓電陶瓷粉料制成瓷漿A；（2）用上述配方制成瓷漿B；（3）使用流延成型機進行成型加工；具體地，在所述流延成型機的輸送帶上排列設置第一供料斗、第二供料斗、刮刀以及烘干爐，并在第二供料斗的出料口設置一個輸送帶傳送方向開設有條形排料口的排料管，同時使所述排料管沿輸送帶寬度方向橫跨布設于刮刀與第一供料斗的出料口之間；將瓷漿A加入所述第一供料斗，將瓷漿B加入第二供料斗，用該流延成型機進行成型加工，得到瓷條；（4）將成型的瓷條切割成設定尺寸的瓷坯；（5）將瓷坯升溫以排除有機物，得到素坯；（6）將素坯燒結得到壓電陶瓷。

進一步，所述流延成型機中，將排料管的橫截面外輪廓設置為弓形，且弓形的弦傾斜朝向輸送帶表面。

進一步，所述流延成型機中，條形排料口的橫截面輪廓設置為波浪狀，且將排料管可上下移動地設置在所述第二供料斗；成型加工時，使排料管在出料的同時上下來回移動。

進一步，所述流延成型機中，將倒U型三通管道可上下移動地設置于第二供料斗，并將倒U型三通管道的上端口套設在第二供料斗的出料口，將倒U型三通管道的兩個下端口連接于排料管。