[发明专利]一种A位复合取代高压电常数的压电陶瓷材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷及其制备工艺领域，特别涉及一种A位复合取代高压电常数的压电陶瓷材料及制备方法。

背景技术

随着科技的发展，压电陶瓷已广泛应用于日常消费、汽车工业、通讯设备、医疗器械、工业机械、仪器仪表、光学与光电子、新型能源、智能精密机械等领域、近年来特别是作为传感器和执行器的器件在这些领域的应用增长较快，对高性能压电陶瓷材料的需求也更大，尤其对高压电常数的陶瓷材料需求尤为迫切，这类材料用于各种高灵敏度的发射及接收器（如高性能B超成像用换能器）、双压电晶片执行器（如纺织机械用压电贾卡）、多层压电执行器（如智能精密光学执行器）等器件，这些器件又形成相应的系统应用于以上领域，促进了这些领域经济的发展，也带动了压电陶瓷行业的经济发展。

专利号为CN2009100459098文献报道了一种高压电常数d₃₃和d₃₁、低压电常数g₃₁的压电陶瓷材料，但这种材料需在特制的坩锅里进行通氧烧结才能达到好的性能，不太适合量产要求，同时制作成本也相应提高了。国内外也有主成分为铌锌铌镍锆钛酸铅压电陶瓷材料的报道，但压电常数指标都不高，无法满足高性能材料指标的要求。

发明内容

本发明的目的就是为克服上述背景技术的不足，提供了一种运用A位复合取代方式的高压电常数的压电陶瓷材料，这种材料便于制作，适合大规模生产,其特征在于：材料的组成为：Pb_1-e-fBa_eLa_f(Ni_1/3Nb_2/3)_x(Zn_1/3Nb_2/3)_yZr_mTi_nO₃＋awt％Al₂O₃+bwt％Sb₂O₃+cwt％Fe₂O₃+dwt％Bi₂O₃，式中：0.04≤e+f≤0.2，0.05≤x+y≤0.3，且x+y+m+n＝1，a＝0～0.5，b＝0～0.5，c＝0～0.5，d＝0～0.5。

本发明的优选方案的材料组成为：Pb_1-e-fBa_eLa_f(Ni_1/3Nb_2/3)_x(Zn_1/3Nb_2/3)_yZr_mTi_nO₃＋awt％Al₂O₃+bwt％Sb₂O₃+cwt％Fe₂O₃+dwt％Bi₂O₃，式中：e=0.06, f=0.06，x+y=0.2~0.24，m+n＝0.76~0.8，且x+y+m+n＝1，a＝0.02~0.05，b＝0.1～0.3，c＝0.05～0.1，d＝0.3～0.4。

本发明A位复合取代高压电常数的压电陶瓷材料的制备方法，包括配料、混料、预烧合成、粉碎细磨、成型、排胶烧结、上电极极化等，其特征在于：采用包括如下工艺步骤方法：

按主要成分的化学式计算配料称量，原料为Pb₃O₄、BaCO₃、ZrO₂、TiO₂、NiO、Nb₂O₅、La₂O₃、Al₂O₃、Sb₂O₃、Fe₂O₃、Bi₂O₃混料按照原料：玛瑙球：去离子水＝1：1～1.5：0.8～1.5的比例在行星球磨机中混料2～5h，烘干。

将混合后的原料放入坩锅中在850～1000℃的温度条件下预烧合成2～4h，粉碎后细磨按照原料：玛瑙球：去离子水＝1：1～1.5：0.8～1.5的比例在行星球磨机中磨4～10h，烘干。