[發(fā)明專利]一種鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210576471.1
• 申請(qǐng)日: 2022-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115101659A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何新華;何秀將;盧振亞;王歆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L41/187
• 分類號(hào): H01L41/187;H01L41/39;H01L41/43;C04B35/26
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

1.一種鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料，其特征在于：其組成為0.7Bi_1.02FeO₃-0.3BaTiO₃-x％LiF+y％M+z％SiO₂；

其中M表示含Mn金屬化合物MnO₂、Mn₂O₃或MnCO₃中一種以上；

x、y、z分別表示LiF、M和SiO₂的摩爾分?jǐn)?shù)，0.25≤x≤0.75，0.35≤y≤0.75，0≤z≤0.3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料，其特征在于：x＝0.50，0.35≤y≤0.75，0≤z≤0.3。

3.根據(jù)權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)選取Bi₂O₃、Fe₂O₃、BaCO₃、TiO₂和LiF為原材料，按化學(xué)式0.7Bi_1.02FeO₃-0.3BaTiO₃-x％LiF的化學(xué)計(jì)量比稱取原材料進(jìn)行一次球磨，烘干，預(yù)燒，得到中間體粉料，其中x表示LiF的摩爾分?jǐn)?shù)，且0.25≤x≤0.75；

(2)按所述壓電陶瓷材料的化學(xué)式0.7Bi_1.02FeO₃-0.3BaTiO₃-x％LiF+y％M+z％SiO₂的化學(xué)計(jì)量比稱取0.7Bi_1.02FeO₃-0.3BaTiO₃-x％LiF陶瓷中間體粉料以及M和SiO₂粉料，進(jìn)行二次球磨，造粒，成型，燒結(jié)，上電極和極化，得到壓電陶瓷，其中M表示含Mn金屬化合物MnO₂、Mn₂O₃或MnCO₃中一種以上；y、z分別表示M和SiO₂的摩爾分?jǐn)?shù)，且0.35≤y≤0.75，0≤z≤0.3。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述極化是指高溫極化，高溫極化的溫度為100～120℃，極化電壓為3～5kV/mm，極化時(shí)間為10～20min；

具體是將所得陶瓷片浸入100～120℃的硅油中進(jìn)行極化。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述的燒結(jié)，是以3～5℃/min的升溫速率升溫到800℃，再以1～3℃/min的升溫速度升到880～1020℃，保溫時(shí)間2～4h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的預(yù)燒是以3～5℃/min的升溫速率從室溫升到720～780℃，保溫4～6h。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的一次球磨的介質(zhì)為無(wú)水乙醇，球磨時(shí)間為4～8h；

步驟(2)中所述的二次球磨的介質(zhì)為無(wú)水乙醇，球磨時(shí)間為6～12h；

步驟(2)中所述的造粒是以質(zhì)量濃度為5～12％的聚乙烯醇水溶液為粘合劑；

步驟(2)中所述的成型是在50～150MPa的壓力下壓制成陶瓷圓片；

所述上電極是指在燒結(jié)后的陶瓷上制備電極。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料的應(yīng)用，其特征在于：所述鐵酸鉍-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電陶瓷材料用于制備壓電器件。