[发明专利]一种新型压电陶瓷材料以及制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机非金属材料技术领域，尤其是一种新型压电陶瓷材料以及制造工艺。 

背景技术

目前压电陶瓷具有优良的压电效应，是功能陶瓷中应用非常广泛的一类，如传感器、换能器、滤波器等，在国民经济和国防工业中发挥着重要的作用，由于无铅压电陶瓷的压电性能与锆钛酸铅基压电陶瓷的压电性能相差很大。 

作为压电元件的压电陶瓷滤波器、鉴频器等器件要求压电陶瓷材料的性能特别是频率常数有优良的稳定性，但采用目前制备方法得到的压电陶瓷的高机电耦合系数和高频率温度稳定性是一对矛盾，很难做到同时满足。而现代集成电路的封装中的回流焊（reflow）往往需要较高的温度（220-270℃），这就对压电元件本身的抗热冲击能力提出了挑战，目前的制备方法较难满足。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种效果好、实用性强的一种新型压电陶瓷材料以及制造工艺。 

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现： 

一种新型压电陶瓷材料以及制造工艺，主配方包括（质量百分比）：Pb3O4 54%~56%、BaCO312%~14%、Bi2O3 0.4%~0.5%、WO3 0.2%~0.3%、TiO2 10%~12%、ZrO2 18%~20%，主配方各组分总和100%，所述主要组分的表达式为 Pba(Mn1/3Nb2/3)bZrxTiyO3，其中，0.95 ≤ a ≤ 1.05，0.05 ≤ b ≤ 0.2，b+x+y=1，所述辅助组分为 W、Cu、Ba、Si、Mn 中的至少一种氧化物或盐。

在一种具体实施方式中，所述的镧系稀土氧化物选自氧化钕，氧化镧、氧化铈中的一种或两种以上混合，所述的金属氧化物选自氧化锡、氧化铬中的一种或两种以上混合。 

所述制备方法包括 ： 

步骤 S1，按配方称料，将主配方包括（质量百分比）的原料 ：Pb3O4 54%~56%、BaCO3 12%~14%、Bi2O3 0.4%~0.5%、WO3 0.2%~0.3%、TiO2 10%~12%、ZrO2 18%~20%，镧系稀土氧化物及金属氧化物按主配方质量总和为基础的 0.7% 进行配料。

步骤 S2，配料并混合，混合各组分以形成至少含有 Pb、Zr、Ti、Bi 和Ba 的氧化物的混合物。 

步骤 S3，球磨，步骤一的配制的原料于球磨机中混料，并加入钢球，钢球 ：原料的重量比为 3.5 ：1，球磨时间为 6 小时成为粉料，筛除钢球得到粉料，将粉料烘干。 

步骤 S4，预烧 ：对混合球磨后的原料进行预烧.，加盖于850℃~950℃保温2小时，预烧形成合成料，筛除钢球，得到压电陶瓷材料。 

步骤 S5，二次球磨，将步骤4的料再次于球磨机中，按照钢球 ：合成料的总量比为3.5 ：1，球磨6小时，除钢球，得到压电陶瓷材料。 

步骤 S6，成型极化 ：将烧结产物极化，即得到所需的压电陶瓷材料。 

在一种具体实施方式中，所述在步骤S6中成型极化时，向含有辅助组分的混合物中加入的成型材料是包括粘结剂、增塑剂、分散剂和溶剂中的至少一种，并混合以形成陶瓷浆料。 

本发明的有益效果是：该压电陶瓷具有高机电耦合系数，可以解决温度稳定性这一问题，所使用的原料是常规的化学原料，制作成本低。 

具体实施方式

为了对本发明的结构、特征及其功效，能有更进一步地了解和认识，现举一较佳实施例： 

本实施例所描述的一种新型压电陶瓷材料以及制造工艺，主配方包括(质量百分比)：Pb3O454％～56％、BaCO312％～14％、Bi2O30.4％～0.5％、WO30.2％～0.3％、TiO210％～12％、ZrO218％～20％，主配方各组分总和100％，所述主要组分的表达式为Pba(Mn1/3Nb2/3)bZrxTiyO3，其中，0.95≤a≤1.05，0.05≤b≤0.2，b+x+y＝1，所述辅助组分为W、Cu、Ba、Si、Mn中的至少一种氧化物或盐；所述的镧系稀土氧化物选自氧化钕，氧化镧、氧化铈中的一种或两种以上混合，所述的金属氧化物选自氧化锡、氧化铬中的一种或两种以上混合；所述在步骤S6中成型极化时，向含有辅助组分的混合物中加入的成型材料是包括粘结剂、增塑剂、分散剂和溶剂中的至少一种，并混合以形成陶瓷浆料。 

它主要制作过程制备方法包括 ：