[发明专利]一种铌酸钾钠无铅压电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无铅压电陶瓷材料，尤其涉及一种铌酸钾钠无铅压电陶瓷材料，同时涉及这种铌酸钾钠无铅压电陶瓷材料的制备方法。

背景技术

当前，铌酸钾钠无铅压电陶瓷以其相对优越的压电性能和较高的居里温度备受关注。铌酸钾钠无铅压电陶瓷最大的缺点即为难以烧结致密。为此，国内外学者对于铌酸钾钠无铅压电陶瓷烧结致密化进行了广泛研究。虽然铌酸钾钠材料可以通过热压烧结、放电等离子烧结等先进制备工艺可以获得较高的致密度，但这些技术生产成本较高不利于工业化生产。

在烧结过程中，添加烧结助剂产生液相能够有效降低烧结温度，促进陶瓷致密化。对铌酸钾钠陶瓷而言，降低烧结温度还能够减少Na⁺和K⁺在烧结过程中的挥发，因此采用传统固相法制备铌酸钾钠陶瓷时，选择合适的烧结助剂对改善烧结性能，抑制Na⁺和K⁺的挥发，是获得致密陶瓷体行之有效的方法之一。目前，MnO₂、CdO、SnO₂、CeO₂、K₄CuNb₈O₂₃和K_5.4Cu_1.3Ta₁₀O₂₉等作为助溶剂已经进行了广泛的研究，研究发现这些助溶剂虽然可以改善铌酸钾钠陶瓷的烧结特性，但是由于这些助溶剂添加的同时也不同程度的降低了材料的压电性能。在不降低材料压电性能的同时改善其烧结性的助溶剂一直未见报道。

发明内容

技术问题：

本发明要解决的技术问题是提供一种具有较好烧结性的铌酸钾钠无铅压电陶瓷材料，该种铌酸钾钠无铅压电陶瓷材料通过添加烧结助剂的方法制备得到，添加的烧结助剂不仅不会降低该铌酸钾钠无铅压电陶瓷的压电性能，反而有助于增强其压电性能，有效提高铌酸钾钠陶瓷的致密度。同时本发明提供一种利用烧结助剂制备铌酸钾钠无铅压电陶瓷的方法，在制备过程中增加该烧结助剂，可在不降低该铌酸钾钠无铅压电陶瓷压电性能的同时增强其致密度。

技术方案：

为了解决上述的技术问题，本发明的铌酸钾钠无铅压电陶瓷材料由分子式为K_yNa _1-yNbO₃和K_5.70Li_4.07Nb_10.23O₃₀的粉体混合组成，其中，K_5.70Li_4.07Nb_10.23O₃₀占K_yNa _1-yNbO₃的比例为x mol%，其中0<x≤2.5，0.4≤y≤0.6。由于K_5.70Li_4.07Nb_10.23O₃₀的加入，本发明的铌酸钾钠无铅压电陶瓷材料的致密度显著提高。

本发明的用于制备上述铌酸钾钠无铅压电陶瓷的方法，包括下列步骤：

步骤一：根据K_yNa _1-yNbO₃的分子式中各元素的摩尔比称取分析纯Na₂CO₃、分析纯K₂CO₃和分析纯Nb₂O₅，其中0.4≤y≤0.6；

步骤二：将步骤一称取的原料一起溶解于有机溶剂中并球磨10-20小时得到浆料；

步骤三：将步骤二所得的浆料烘干，并在100-200MPa的压力下压制成料块，再在800-1000℃下预烧1-10小时；

步骤四：将步骤三预烧后的料块粉碎得到K_yNa _1-yNbO₃粉体，其中0.4≤y≤0.6；

以上步骤一至步骤四为制备得到K_yNa _1-yNbO₃粉体的过程。