[发明专利]铌镁酸铅-钛酸铅二元系高热释电陶瓷材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种热释电陶瓷材料及其制备工艺，具体说，是涉及一种铌镁酸铅-钛酸铅二元系高热释电陶瓷材料及其制备工艺，属于热释电陶瓷技术领域。

背景技术

热释电陶瓷是一类经人工极化处理后，具有非零的宏观极化强度的多晶固体。热释电陶瓷材料具有成本低廉的优势，在防火、防盗、灯开关、玩具等方面具有极大的应用前景。热释电效应可直接用于红外探测和热-电能量转换。目前使用的热释电材料为一元系热释电陶瓷材料，热释电系数大约在4×10^-8C/K·cm²左右，例如中国专利CN1583665(申请日：2004，6，11)中公开的Pb(Zr_x，Ti_1-x)O₃(简称PZT)一元系热释电陶瓷材料，其热释电系数在4×10^-8C/K·cm²左右；虽然中国专利CN1884194(申请日：2006，6，23)中公开的Pb_1-x-yLa_xCa_yTi_1-x/4O₃(简称PLCT)一元系热释电陶瓷材料，其热释电系数可高达16×10^-8C/K·cm²，但该材料需采用凝胶注模法成型，工艺较复杂，而且原料中使用到的La₂O₃和CaCO₃，均容易吸潮，不利于保存和使用，且稀土氧化物La₂O₃还存在来源少、成本高问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉的新型高热释电陶瓷材料及其制备工艺，以解决上述现有技术所存在的缺陷。

为达到上述发明目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明的铌镁酸铅-钛酸铅二元系高热释电陶瓷材料，是以铌镁酸铅(PMN)-钛酸铅(PT)二元系为基元组成构成的单组分线性热释电陶瓷材料或多组分非线性热释电陶瓷材料，所述基元组成配方为：xPb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃+(1-x)PbTiO₃，即：xPMN+(1-x)PT，其中x＝0.2～0.48。

上述基元组成还包括对其的掺杂元素，掺杂元素可为Mn、Al或Ce元素，掺杂量为0.2～1.5wt％。

上述铌镁酸铅-钛酸铅二元系单组分线性高热释电陶瓷材料的制备工艺包括如下顺序步骤：

1)制备MgNb₂O₆，即，以碱式MgCO₃和Nb₂O₅反应，其中MgCO₃和Nb₂O₅的投料比(摩尔比)为1∶1，反应温度为950～1020℃，反应时间为2～6小时；

2)制备铌镁酸铅-钛酸铅单组分粉体，即，按化学式比例加入PbO和TiO₂(若有掺杂，包括掺杂原料)于上述MgNb₂O₆中反应，反应条件为：先在680～720℃反应1～3小时，然后在820～860℃反应1～3小时；

3)按常规陶瓷材料烧结工艺进行烧结，烧结温度为1260～1370℃，烧结时间为2～4小时；

4)按常规陶瓷材料制备工艺进行被银后极化，极化条件为：在40～80℃硅油中，以2000～3000V/mm电场强度极化5～15分钟。

上述铌镁酸铅-钛酸铅二元系多组分非线性高热释电陶瓷材料的制备工艺包括如下顺序步骤：

1)制备MgNb₂O₆，即，以碱式MgCO₃和Nb₂O₅反应，其中MgCO₃和Nb₂O₅的投料比(摩尔比)为1∶1，反应温度为950～1020℃，反应时间为2～6小时；

2)制备铌镁酸铅-钛酸铅各组分粉体，即，分别按化学式比例加入PbO和TiO₂(若有掺杂，包括掺杂原料)于上述MgNb₂O₆中反应，反应条件为：先在680～720℃反应1～3小时，然后在820～860℃反应1～3小时；