[發明專利]一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛基壓電陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210259100.0
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114621009B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 汪堯進;王佳佳;李玲;張驥;王書豪;李響;丁冠中
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C04B35/499
• 分類號: C04B35/499;C04B35/622
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 馮智文

1.一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛基壓電陶瓷材料，其特征在于，所述壓電陶瓷材料用以下通式表示：

(1-x)(0.68PbMg_1/3Nb_2/3O₃-0.32PbTiO₃)-x(Bi_0.5Na_0.5)ZrO₃，其中0.00＜x≤0.07；簡稱(1-x)(0.68PMN-0.32PT)-xBNZ；

所述鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛基壓電陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備前驅體MgNb₂O₆

按照MgNb₂O₆計量比，稱取MgO、Nb₂O₅，將MgO與Nb₂O₅混合后球磨12~24 h，烘干后，在1060~1140℃馬弗爐中煅燒，制得前驅體MgNb₂O₆；

（2）制備基體材料0.68PMN-0.32PT

按照0.68PMN-0.32PT計量比，稱取MgNb₂O₆與PbO、TiO₂，混合后球磨12~24 h，烘干后，置于溫度為1050~1150℃馬弗爐中燒結，制得基體材料0.68PMN-0.32PT；

（3）制備粉料

按照(1-x)(0.68PMN-0.32PT)-xBNZ計量比，稱取步驟（2）所得基體材料0.68PMN-0.32PT與Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂，混合后球磨12~24 h，在80~100℃烘箱中烘干，制得粉料；

（4）制備坯體

在步驟（3）制得的粉料中加入聚乙烯醇水溶液，混勻后制成坯體；

（5）制備所述壓電陶瓷材料

將步驟（4）所得坯體置于馬弗爐中排膠、燒結，制得所述鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛基壓電陶瓷材料；燒結的升溫速率為5 ℃/min，燒結溫度為1150~1200℃，保溫時間為2~3 h。

2.根據權利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于，步驟（1）中，煅燒的升溫速率為5℃/min，保溫4~5 h。

3.根據權利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于，步驟（2）中，燒結的升溫速率為5℃/min，保溫2~3 h。

4.根據權利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于，步驟（4）中，聚乙烯醇水溶液的質量濃度為5-10wt%。

5.根據權利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于，步驟（4）中，制成坯體的方法為：在10 MPa的壓力下壓制成直徑為10 mm，厚度為1 mm的圓柱狀坯體。

6.根據權利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于，步驟（5）中，排膠的條件為：升溫速率為1 ℃/min，排膠溫度為600℃，保溫時間為2~4 h。

7.根據權利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于，球磨的條件為：料球水比為1:2:1.5，球磨機轉速均為300 r/min。

8.根據權利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于，步驟（1）、（2）中，烘干溫度為60~80℃，烘干時間為10~12 h。