[發明專利]一種無鉛透明鐵電陶瓷材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110068249.6
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112830781B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 王華;劉浩男;許積文;楊玲;周尚菊;丘偉
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;C04B35/63
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 瞿曉晶

1.一種無鉛透明鐵電陶瓷材料，其特征在于，所述無鉛透明鐵電陶瓷材料的化學組成為(1-x)K_0.5Na_0.5NbO₃-xSr(Bi_0.5Nb_0.5)O₃，x＝0.02～0.07。

2.權利要求1所述無鉛透明鐵電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將碳酸鉀、碳酸鈉、五氧化二鈮、碳酸鍶和氧化鉍混合，將所得混合料依次進行第一球磨處理、第一預燒處理和第一冷卻，得到一級陶瓷粉體；

(2)將所述一級陶瓷粉體依次進行第二球磨處理、第二預燒處理和第二冷卻，得到二級陶瓷粉體；

(3)將所述二級陶瓷粉體依次進行造粒和壓制成型，得到壓片；

(4)將所述壓片依次進行燒結和第三冷卻，得到所述無鉛透明鐵電陶瓷材料。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一球磨處理和第二球磨處理均為濕法球磨；所述濕法球磨的球磨介質為乙醇，磨球為鋯球，所述鋯球包括直徑為5mm的鋯球和直徑為8mm的鋯球，所述直徑為5mm的鋯球和直徑為8mm的鋯球的數量比為2：1；

所述第一球磨處理和第二球磨處理的轉速獨立為300～400r/min，所述第一球磨處理和第二球磨處理的球料比為2:1；所述第一球磨處理的時間為20～24h，所述第二球磨處理的時間為10～12h。

4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述第一球磨處理和第二球磨處理后還分別包括將所得第一球磨粉體和第二球磨粉體依次進行干燥和過篩；所述干燥的溫度為70℃，所述過篩為過100目篩。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一預燒處理和第二預燒處理的溫度獨立地為840～860℃，保溫時間獨立地為2～5h。

6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述造粒用粘結劑為聚乙烯醇；所述聚乙烯醇以聚乙烯醇水溶液的形式加入，所述聚乙烯醇水溶液的質量濃度為4％。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述壓制成型的壓力為5～10MPa，保壓時間為1～2min。

8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述燒結在密閉條件下進行，所述燒結包括依次進行的第一燒結階段和第二燒結階段；所述第一燒結階段由室溫升溫至第一燒結溫度，在所述第一燒結溫度下進行第一保溫；所述第二燒結階段由第一燒結溫度升溫至第二燒結溫度，在所述第二燒結溫度下進行第二保溫；所述第一燒結溫度為580～620℃，所述第一保溫的時間為60～180min，所述第一燒結階段的升溫速率為1～3℃/min；所述第二燒結溫度為1160～1200℃，所述第二保溫的時間為120～240min，所述第二燒結階段的升溫速率為3～5℃/min。

9.根據權利要求2或8所述的制備方法，其特征在于，所述第一冷卻和第二冷卻為隨爐冷卻；所述第三冷卻包括依次進行的前冷卻階段、中冷卻階段和后冷卻階段；

所述前冷卻階段降溫至第一冷卻溫度；所述中冷卻階段由第一冷卻溫度降溫至第二冷卻溫度，在所述第二冷卻溫度下進行保溫；所述后冷卻階段為隨爐冷卻；所述前冷卻階段的降溫速率為1～2℃/min，所述第一冷卻溫度為1100～900℃；所述中冷卻階段的降溫速率為2～4℃/min，所述第二冷卻溫度為700～500℃，所述保溫的時間為30～120min。

10.權利要求1所述無鉛透明鐵電陶瓷材料或權利要求2～9任意一項所述制備方法制備得到的無鉛透明鐵電陶瓷材料作為光電器件在記憶元件、光衰減器、光隔離器和光開關中的應用。