[發明專利]一種KNN基無鉛壓電陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202211309474.5
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115504783B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 王宇東;劉曼麗;方映杰;馬正陽;吳智
• 申請（專利權）人: 湖南一眾電子陶瓷科技有限公司
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;C04B41/88;H10N30/045
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 孫振韜

本發明涉及陶瓷材料領域，具體為一種KNN基無鉛壓電陶瓷及其制備方法，其化學結構式如下所示：(Na_0.5K_0.5)Nb_x(Ta_yZr_1?y)_1?xO₃?αLMnO₃?βMgAl₂O₄?γ氧化物助劑，其中，x、y為摩爾比；α、β、γ為摩爾分數；x為0.85?0.95，y為0.5?0.67，α為0.2?0.6％，β為0.5?1％，γ為1?5％；L為稀土元素，本發明所制備的KNN基無鉛壓電陶瓷具有較大的體積密度，各項性能優良，可以滿足壓電陶瓷器件應用的要求。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料領域，具體涉及一種KNN基無鉛壓電陶瓷及其制備方法。

背景技術

壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能轉換的具有壓電效應的功能材料，廣泛應用于電子、機械等各種領域，目前大規模使用的壓電陶瓷材料體系主要是鉛基壓電陶瓷。鉛基壓電陶瓷具有優異的壓電性能，并且可以通過摻雜取代來調節其性能以滿足不同需求，但是這些陶瓷材料中含有大量對人體和環境有害的鉛，目前環境保護問題日益引起人們的關注，壓電陶瓷材料將最終實現無鉛化，因而環境友好型無鉛壓電陶瓷成為研究的熱點。

其中鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷以其相對優越的壓電性能和較高的居里溫度倍受關注，但是由于自身存在采用傳統陶瓷工藝難燒結致密等問題。為了解決該缺陷、優化其性能、拓寬其應用范圍，對其進行成分調控改性成為目前國內外科研工作者的研究熱點。

發明內容

發明目的：針對現有技術的缺陷或改進需求，本發明提供了一種KNN基無鉛壓電陶瓷及其制備方法。

本發明所采用的技術方案如下：

一種KNN基無鉛壓電陶瓷，其化學結構式如下所示：

(Na_0.5K_0.5)Nb_x(Ta_yZr_1-y)_1-xO₃-αLMnO₃-βMgAl₂O₄-γ氧化物助劑

其中，x、y為摩爾比；

α、β、γ為摩爾分數；

x為0.85-0.95，y為0.5-0.67，α為0.2-0.6％，β為0.5-1％，γ為1-5％；

L為稀土元素。

進一步地，x為0.9-0.95，y為0.5-0.6。

進一步地，x為0.95，y為0.52。

進一步地，α為0.3-0.5％，β為0.8-1％，γ為2-3％。

進一步地，α為0.5％，β為0.8％，γ為2.5％

進一步地，L為La、Y、Er、Ho、Tm、Lu、Yb中的任意一種或多種。

進一步地，所述氧化物助劑為CuO、ZnO、MnO、CoO、Cr2O3、Li₂O中的任意一種或多種。

本發明還提供了一種KNN基無鉛壓電陶瓷的制備方法：

按照化學結構式稱量干燥后的碳酸鈉、碳酸鉀、五氧化二鈮、氧化鉭、氧化鋯、LMnO₃、MgAl₂O₄、氧化物助劑混合后球磨并烘干，得到混合物料，混合物料預燒后再次球磨并烘干，加入粘結劑造粒，采用模壓法壓制成坯，所得坯體在620-650℃保溫排膠30-60min后，升溫至1100-1150℃保溫燒結1-2h，將燒結后的陶瓷兩側表面被銀并高壓極化。