[發明專利]一種鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 202111193216.0
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN115959906A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 周志勇;夏燃;董顯林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;C04B41/88
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷的化學組成為Sr_2-xNb₂O₇，其中0＜x≤0.16。

2.根據權利要求1所述的鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷在室溫25℃下的壓電系數為（0.8～2.1）pC/N。

3.根據權利要求1所述的鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷在700℃的直流電阻率為6.7×10⁶～1.1×10⁷Ω·cm。

4.根據權利要求1所述的鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷，其特征在于，所述鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷的介電擊穿場強為206.2kV/cm～435.7kV/cm。

5.一種如權利要求1-4中任一項所述的鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷的制備方法，其特征在于，包括：

（1）以SrCO₃和Nb₂O₅為原料，按照Sr_2-xNb₂O₇化學計量比稱量并混合，經預燒合成，得到陶瓷粉體；

（2）將陶瓷粉體和粘結劑混合，再經造粒、陳化、壓制成型和排塑，得到陶瓷坯體；

（3）陶瓷坯體放入高溫爐，并采用所得陶瓷粉體覆蓋陶瓷坯體，經過燒結，得到所述鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述混合方式為球磨混合；所述球磨混合的參數包括：球磨介質為瑪瑙球；球磨轉速為240～360轉/分鐘，時間為4～6小時；原料：球磨介質：酒精的質量比為1：2：（1.8～2.0）。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述預燒合成的溫度為1000～1300℃，保溫時間不超過24小時；優選地，所述預燒合成的升溫速率≤2℃/分鐘。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述粘結劑為聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛和聚偏氟乙烯中的至少一種，粘結劑的加入量為陶瓷粉料重量的6～7wt.%；

所述排塑的溫度為700～800℃，保溫時間為1～3小時；優選地，所述排塑的升溫速率≤2℃/分鐘。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述燒結的溫度為1350～1500℃，保溫時間為不超過24小時；優選地，所述燒結的升溫速率≤2℃/分鐘。

10.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，將所得鈮酸鍶基鈣鈦礦層狀結構無鉛壓電陶瓷片加工成所需尺寸，再經超聲清潔、絲網印金屬電極、烘干和燒金屬電極；所述金屬電極為銀或鉑；所述燒金屬電極的溫度為1000～1200℃，保溫時間為5～40分鐘。