[發明專利]鋯酸鈣-鈦酸鉍鉀-銻鈮酸鉀鈉鋰三元無鉛壓電陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202210338936.X
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114907122B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 陳小明;李國榮
• 申請（專利權）人: 貴州理工學院
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 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

本發明涉及鋯酸鈣?鈦酸鉍鈉?銻鈮酸鉀鈉鋰三元無鉛壓電陶瓷及其制備方法。所述鋯酸鈣?鈦酸鉍鈉?銻鈮酸鉀鈉鋰三元無鉛壓電陶瓷的化學組成為:(1?x?y)(Ksubgt;0.49/subgt;Nasubgt;0.51/subgt;)subgt;0.965/subgt;Lisubgt;0.035/subgt;(Nbsubgt;0.97/subgt;Sbsubgt;0.03/subgt;)Osubgt;3/subgt;?xCaZrOsubgt;3/subgt;?y(Bisubgt;0.5/subgt;Ksubgt;0.5/subgt;)TiOsubgt;3/subgt;；其中，x、y為摩爾比，0.023≤x≤0.027，0≤y＜0.02。

技術領域

本發明涉及無鉛壓電陶瓷制備技術，具體涉及一種鋯酸鈣-鈦酸鉍鉀-銻鈮酸鉀鈉鋰三元無鉛壓電陶瓷及其制備方法，屬于壓電陶瓷技術領域。

背景技術

具有高壓電性能Pb(Zr_1-xTi_x)O₃(PZT)組成(位于準同型相界MPB，三方-四方晶相(R-T)相變)被發現后，PZT基壓電陶瓷壟斷商業市場已超過50年。它們被廣泛應用于各種電子設備中，比如，壓電換能器，驅動器和變壓器等。但是，含有約60wt％鉛的PZT基陶瓷在制備、燒結、加工等環節中會對環境造成污染。相關國家出臺一系列法令來限制它的應用，如，廢電器及電子設備(WEEE)，危險物質限制(RoHS)。因此，出于環境和相關法律問題的考慮，無鉛壓電材料的研發變得迫切。

近年來，許多無鉛壓電陶瓷被廣泛地研究。(K,Na)NbO₃(簡稱KNN)基陶瓷被認為是眾多無鉛壓電陶瓷中較好的候選材料之一。Zhu等人(T.Zheng,J.Wu,D.Xiao,J.Zhu,X.Wang,L.Xin?and?X.Lou,ACS?Appl.Mat.Interfaces,2015,7,5927-5937.)報道了(1-x)(K_0.4Na_0.6)(Nb_0.96Sb_0.04)O₃-xBi_0.5K_0.5Zr_1-ySn_yO₃陶瓷體系，通過相界調控(R-O-T相界)，陶瓷具有高壓電性能(d₃₃＝460pC/N,Tc＝246℃)。Zhai等人(Y.Zhang,B.Shen,J.W.Zhai?andH.R.Zeng,J.Am.Ceram.S℃.,2016,99,752-755.)構建相界(O-T相界)，制備了0.96(K_0.5Na_0.5)_0.95Li_0.05Nb_0.93Sb_0.07O₃-0.04CaZrO₃陶瓷，其d₃₃高達420pC/N，居里溫度Tc＝214℃。但是(1-x)(K_0.4Na_0.6)(Nb_0.96Sb_0.04)O₃-xBi_0.5K_0.5Zr_1-ySn_yO₃陶瓷體系和0.96(K_0.5Na_0.5)_0.95Li_0.05Nb_0.93Sb_0.07O₃-0.04CaZrO₃陶瓷，由于在室溫下形成相界，雖然KNN基陶瓷電學性能得到極大改善，但居里溫度出現大幅度降低，并且性能的溫度依賴性強。因此，與PZT陶瓷性能的溫度穩定相比，KNN基陶瓷中熱穩定性的問題仍然存在，這限制它的推廣和應用。

發明內容