[發明專利]揚聲器用四元系壓電陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 202011458048.9
• 申請日: 2020-12-13
• 公開（公告）號: CN112457011A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 張靜;官瑤;江平;張元松;褚濤;鐘敏;燕周民
• 申請（專利權）人: 貴州振華紅云電子有限公司
• 主分類號: C04B35/499
• 分類號: C04B35/499;C04B35/622;C04B41/88;H01L41/187;H01L41/39
• 代理公司: 貴陽春秋知識產權代理事務所(普通合伙) 52109
• 代理人: 楊云

本發明公開了一種揚聲器用四元系壓電陶瓷及其制備方法。其壓電陶瓷的材料組成化學式為Pb(Sn_0.5Nb_0.5)O₃?Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃?Pb[Zr_xTi_(1?x)]O₃，其中x=0.4?0.45，選用0.05wt.%?3.5 wt.%的CeO₂進行摻雜改性。其制備方法是將化學式中的粉體混合后進行一次濕法球磨4h，烘干過篩后800℃預燒4h，然后再進行二次濕法球磨4h，烘干過篩后加入8%的聚乙烯醇水溶液，造粒、過篩、壓制成坯體，坯體在600℃下排膠2h后升溫至1280℃、保溫2h得陶瓷片，陶瓷片上電極，并溫度為于75℃、電場強度為2.3KV/mm的硅油中極化25min，得壓電陶瓷片。本發明壓電陶瓷的壓電性能d₃₃為500?580左右，壓電陶瓷材料的介電常數為2000?3000。

技術領域

本發明涉及一種壓電陶瓷及其制備方法，尤其涉及一種揚聲器用四元系壓電陶瓷及其制備方法；具體涉及一種PSN-PNN-PZT壓電陶瓷及其制備方法。

背景技術

隨著現代電子信息產業的蓬勃發展，壓電陶瓷元器件在微機電系統壓電致動器、傳感器、蜂鳴器以及揚聲器等設備上被大規模應用。相較于傳統電磁揚聲器，壓電揚聲器利用逆電效應的原理將聲信號和電信號進行相互轉化，它具有尺寸小、質量輕、功耗低、抗電磁干擾能力強以及安全可靠性高等一系列優點。

目前，國內已率先在手機微型揚聲器上大規模地采用了壓電陶瓷元器件。Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O3-Pb(Zr_xTi_1-x)O₃(PNN-PZT)三元系壓電陶瓷因其優良的壓電特性、低成本及高的機械品質因數已成為最理想的壓電材料。然而總的來說，PNN-PZT三元系壓電陶瓷屬于典型的軟性摻雜材料，存在介電常數小、低居里溫度（約120^oC）等不足。通常的音頻元器件需要較高的介電常數，因此選擇合適的成分配方，優化制備工藝，擬獲得優異的電學性能相配合的壓電陶瓷材料是壓電揚聲器發展所需解決的關鍵問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種揚聲器用四元系壓電陶瓷及其制備方法，以獲得高壓電常數和介電常數。

為了實現上述目的，本發明提供的揚聲器用四元系壓電陶瓷的材料組成化學式為Pb(Sn_0.5Nb_0.5)O₃-Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-Pb[Zr_xTi_(1-x)]O₃，其中x=0.4-0.45，選用0.05wt.% - 3.5wt.%的CeO₂進行摻雜改性。

為了制備上述揚聲器用四元系壓電陶瓷，本發明提供的制備方法如下：

1）按照權利要求1中的化學式秤取Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅、SnO₂、Ni₂O₃、CeO₂粉體，將各粉體混合后得一次磨料；

2）按2:1:1的質量比將水、所述一次磨料、磨球混合，球磨4h后烘干、過篩；

3）將篩下物送入燒結爐中，按3℃/min的速率升溫至800℃，保溫4h，冷卻后過篩，得二次磨料；

4）按2:1:1的質量比將水、所述二次磨料、磨球混合，球磨4h后烘干、過篩，得陶瓷粉體；