[发明专利]压电陶瓷材料、压电陶瓷器件及其制备方法、抗老化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压电性能和稳定性能的压电陶瓷材料、压电陶瓷器件及其制备方法、以及改善所述压电陶瓷器件稳定性的抗老化方法。背景技术

自1954年人们发现了PZT锆钛酸铅压电陶瓷后，美国、日本、荷兰等许多国家对压电陶瓷系统进行了详尽的研究，并且随着研制的深入派生出了一系列性能优越的PZT压电陶瓷材料，压电陶瓷材料的应用范围也大大拓展。其中以锆钛酸铅为基础，用多种元素改进的三元系、四元系压电陶瓷也都应运而生。

为了得到为得到高性能的压电陶瓷，目前多采用对Pb(Zr，Ti)O₃改性的A位（Pb）或B位（Zr,Ti）进行部分置换，并改变锆钛比以达到调整性能的目的。制备方法多采用普通固相烧结法，即通过对预烧后的粉末与一定的粘结剂等配比，干压成型后来进行烧结。现代压电元器件除了要求陶瓷具备较高压电性能外，对稳定性的要求也越来越高。为提高稳定性，传统方法主要通过配方的调整来实现：①调整锆钛比，在相界附近存在稳定性较好的M点，随四方相向菱面体过渡时存在一个稳定性急剧变坏的组成范围，而M点就在它的附近偏向四方相一侧；②掺杂改性添加物，如CoO₂、Cr₂O₃、CeO₂、MnO₂等，使晶胞结构发生畸变，更利于畴壁的重新定向，使畴壁易移动，畴内应力易释放；③离子置换，如以Ni²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺来置换Pb²⁺，产生氧空位，使得晶胞尺寸缩小，电畴运动比较困难，稳定性较好。

现有方法通过配方调整来改善稳定性，难度大，周期长，且效果并不能总能令人满意，不能满足电子行业快速更迭的发展需要。在锆钛比调整时，M点的组成稍有变动就可能引起性能很大变化，因此要求严格考控制工艺条件才能得到好的结果。

发明内容

本发明提供的压电陶瓷同时具有优异的压电性能和温度稳定性，满足了产品的使用要求，并且本发明提供的压电陶瓷的抗老化方法不但可以进一步提升了压电陶瓷的稳定性能，而且方法简单可靠、抗老化周期短，便于抗老化压电陶瓷的批量生产，同时解决了现有方法通过配方调整来改善稳定性，难度大，周期长，且效果并不能总能令人满意，不能满足电子行业快速更迭的发展需要，同时，在锆钛比调整时，M点的组成稍有变动就可能引起性能很大变化，因此要求严格考控制工艺条件才能得到好的结果的技术问题。

本发明提供一种压电陶瓷材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料含有用化学通式:Pb(Nb_2/3Zn_1/3)_x(Mn_1/3Sb_2/3)_yZr_zTi_1-x-y-zO₃表示且满足如下关系的主要组分：0.05≤x≤0.2,0.01≤y≤0.1,0.2≤z≤0.5。

一种压电陶瓷器件，该压电陶瓷器件是通过烧结和极化如上所述的压电陶瓷材料而得到压电陶瓷器件。