[发明专利]一种铌酸钠钾-钛酸钡-镨酸钡无铅压电陶瓷及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铌酸钠钾-钛酸钡-镨酸钡无铅压电陶瓷及制备方法，属于电子陶瓷领域。

背景技术

随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强，无铅基压电陶瓷材料的研究和应用日益引起人们的关注。铌酸钠钾(K_0.5Na_0.5NbO₃)是铁电体KNbO₃和反铁电体NaNbO₃固溶而形成的ABO₃钙钛矿型铁电体，具有铁电性强，居里温度高及机电耦合系数大等优点。但是由于K_0.5Na_0.5NbO₃烧成温度范围狭窄，而且在烧结过程中容易导致Na⁺和K⁺挥发而产生第二相，因此在实际应用中通常采用铌酸钠钾与第二相复合来扩大其烧结温度范围，提高其压电性能。

目前，人们对很多铌酸钠钾固溶体进行了深入的研究，比较典型的有K_0.5Na_0.5NbO₃-LiNbO₃，K_0.5Na_0.5NbO₃-LiSbO₃和K_0.5Na_0.5NbO₃-LiTaO₃，这些铌酸锂结构的第二相能很好地提高其烧结稳定性和电学性能。而采用K_0.5Na_0.5NbO₃和其他钙钛矿铁电相复合，如K_0.5Na_0.5NbO₃-Bi_0.5Na_0.5TiO₃、K_0.5Na_0.5NbO₃-BaTiO₃、K_0.5Na_0.5NbO₃-BiFeO₃也能获得较好的压电性能。然而上面所涉及的所有固溶体都有一个共同的缺点，即它们都是通过调节K_0.5Na_0.5NbO₃的正交-四方相变共存区到室温附近，从而达到提高其压电性能的目的。但这样就导致了压电性能的温度稳定性不好，即高的压电性能只能存在于一个比较狭窄的温度区域。文献[R.Wang，H.Bando，T.Katsumata，Y.Inaguma，H.Taniguchi，and M.Itoh，Phys.Status Solidi RRL 3，(2009)142144]提出采用比Nb离子半径大的阳离子取代Nb⁵⁺，可以获得一个负物理压力，从而稳定K_0.5Na_0.5NbO₃的三方相。而采用比Nb离子半径小的阳离子取代Nb⁵⁺，可以稳定其四方相。因此，我们采用一种大于Nb⁵⁺半径的阳离子和一种小于Nb⁵⁺半径的阳离子来混合取代K_0.5Na_0.5NbO₃中的Nb⁵⁺，以期在K_0.5Na_0.5NbO₃中获得一个三方-四方共存的准同型相界，从而获得压电性能高、温度稳定性好的无铅压电陶瓷体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电性能高、温度稳定性好的铌酸钠钾-钛酸钡-镨酸钡无铅压电陶瓷及制备方法。

本发明涉及的铌酸钠钾-钛酸钡-镨酸钡无铅压电陶瓷的化学组成通式为：0.90K_0.5Na_0.5NbO₃-(0.10-x)BaTiO₃-xBaPrO₃，其中：0.01≤x≤0.09，x为摩尔分数。

上述铌酸钠钾-钛酸钡-镨酸钡无铅压电陶瓷的制备方法为：